ChemieXtra 10/2021

10 / 2021

Oktober 2021

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

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October 2021 | Messe Basel | ilmac.ch 19.

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EDITORIAL

Ch romat ogra phie Was darf ich tun?

Regeln sind praktisch. Auch in der Chemie kennen wir Verbote. Zum Beispiel verbotene Übergänge in der Spektroskopie. Wer sie kennt, weiss, dass sie natürlich keine echten «Verbote» verkörpern. Gesetze und Regeln haben in den Naturwissenschaften keine moralische Dimension – eigentlich logisch.

So klar scheint es aber dennoch nicht immer zu sein.

«Aus wissenschaftlicher Sicht dürfen Sie …» entspricht keiner naturwissenschaftlichen Aussage, denn sie ist moralisch. Und über Moral und Ethik entscheiden andere Disziplinen, schliesslich haben diese Konstrukte rein gar nichts mit der Natur zu tun.

Trotzdem gibt es sie, die Moral in der Chemie. Ins Leben gerufen hat sie die Wissenschaftsjournalistin Rachel Carson in den 60er-Jahren. Mit ihrem populärwissenschaftlichen Werk «Der stumme Frühling» traf sie einen wunden Punkt: Chemikalien können Mensch und Umwelt erheblich schaden. Ein unglaublicher Sinneswandel war die Folge. Das Insektizid DDT – wofür das Nobelkomitee den Schweizer Chemiker Paul Hermann Müller 1948 noch mit dem Medizinnobelpreis (!) ehrte – wurde verboten.

Die Arbeitsrealität in der Chemie änderte sich zum Positiven. Fragen der Sicherheit, der Abfallreduktion und Überlegungen, wie man Energie sparen könnte, nahm die Industrie plötzlich ernst. Eine moralische Instanz leitete von nun an die Arbeitsweise im Labor und auf dem Feld in der Produktion.

Heute hat die Chemie schon manches verbessert, aber es gibt noch einiges zu tun.

Wir wünschen Ihnen eine angenehme Lektüre!

Die Innovationskraft der Branche finden Sie auch dieses Jahr auf der Ilmac in Basel vom 19. bis 21. Oktober 2021. Die ChemieXtra ist als Hauptmedienpartnerin ebenfalls vor Ort. Besuchen Sie uns (Halle 1.0, Stand A 104)! Wir freuen uns auf Sie!

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

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FOKUS

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Die chemische Kreislaufwirtschaft

Herausforderungen können ganze Industrien beflügeln. DieGrüne Chemie soll die Branche umweltfreundlicher und nachhaltiger machen. Doch wie?

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Wunden im Verdauungstrakt zu verschliessen, ist eine Herausforderung. Forschende der Empa haben daher ein Polymer-Pflaster für den Darm entwickelt, mit dem Verletzungen stabil verklebt und abgedichtet werden können.

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VERANSTALTUNGEN Die Ilmac findet das ganze Jahr statt

BIOWISSENSCHAFTEN Beweis: Mikroplastik beeinträchtigt Zellen

Über 70 Millionen Tonnen Mikroplastik befinden sich in den Ozeanen. Zwei Physiker haben entdeckt, dass Mikroplastik Zellmembranen mechanisch destabilisieren kann.

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Pflaster für innere Wunden

CHEMIE Kreativer Syntheseweg führt zu mächtigen Enamiden

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MEDIZIN

Sieht der Laboralltag der Gegenwart bald so aus?

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

Erscheinungsweise 10 × jährlich

EXPONATE

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FIRMEN BERICHTEN Sensoren einer neuen Generation

LABOR

IMPRESSUM

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Hinter Memosens 2.0 verbirgt sich die zukunftsfähige Evolution der Memosens-Technologie unter Beibehaltung aller bekannten und bewährten Vorteile.

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

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

Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler

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Druck Procom SA Via Industria Casella postale 104 CH-6934 Bioggio +41 91 605 19 82 www.procom-sa.ch

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Jahresabonnement Schweiz: CHF 38.00 (inkl. Porto/MwSt.) Jahresabonnement Ausland: CHF 58.00 (inkl. Porto)

ISSN-Nummer 1664-6770

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

Internet www.chemiextra.com

Alexander Jegge a.jegge@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.

Geschäftsleiter Andreas A. Keller

Redaktionelle Mitarbeit Dr. Kurt Hermann

Jahrgang 11. Jahrgang (2021) Druckauflage 8700 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2021 7689 Exemplare Total verbreitete Auflage 2 127 Exemplare davon verkauft

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Copyright 2021 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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PUBLIREPORTAGE

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Neue Desktop-Laser für Labor und Wissenschaft

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FORSCHUNGSWELT Das Wissen über Heilmittel verblasst

Die automatisierte Synthese

Eine der modernsten Infrastrukturen zur automatischen Prozessführung in der Chemie baut das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gemeinsam mit der BASF SE auf: Die Anlage wird zunächst neue Substanzen parallelisiert für Anwendungen in unterschiedlichen Bereichen.

Urvölker geben ihr Wissen über Heilpflanzen mündlich weiter. Sterben ihre indigenen Sprachen aus, gehen auch wertvolle medizinische Kenntnisse verloren.

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VERFAHRENSTECHNIK

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LITERATUR

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VERBANDSSEITEN

NEWS SCV-Informationen

UMWELT Ohne Portlandzementklinker geht (fast) nichts

Die Zementindustrie steht vor dem Problem, Zemente zu entwickeln, die möglichst wenig oder keinen Portlandzementklinker enthalten und dadurch möglichst wenig Kohlendioxid emittieren. Sie wird dabei von zahlreichen Startups unterstützt.

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PRODUKTE

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Endress + Hauser ist ein führender Anbieter von Messgeräten, Dienstleistungen und Lösungen für industrielle Prozesstechnik und Automatisierung. Über 60 Jahre Produkterfahrung garantieren umfassendes Know-how, um die Sicher­heit und Performance Ihrer Anlagen weiter zu verbessern. Im Laufe der Jahre sind wir mit unseren Kunden in der Chemie- und Life-Science-Branche gewachsen – durch Zuhören, Handeln und die Einführung von Innovationen, die unsere Kunden weiterbringen.

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Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

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ZUM TITELBILD

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

Endress + Hauser (Schweiz) AG Kägenstrasse 2 CH-4153 Reinach BL1 Telefon +41 61 715 75 75 info.ch.sc@endress.com www.ch.endress.com 3

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Fokus

Die Grüne Chemie soll die Prozesse der Industrie umweltfreundlicher gestalten.

Grüne Chemie

Die chemische Kreislaufwirtschaft Herausforderungen können ganze Industrien beflügeln. An der Klima- und Umweltproblematik beissen sich Forschende aus aller Welt beinahe die Zähne aus. Die Kunststoffindustrie arbeitet seit Jahren am Konzept der «Kreislaufwirtschaft». In der klassischen Chemie- und Pharmaindustrie wird dieser Begriff seltener verwendet.

Hier soll die Grüne Chemie die Branche umweltfreundlicher und nachhaltiger machen. Doch wie soll dies gelingen? Und was ist überhaupt die Grüne Chemie?

Wer denkt, das Prinzip der Kreislaufwirtschaft sei ein neues Phänomen, der irrt gewaltig. Schon im Spätmittelalter war das Bewusstsein für die Wiederverwertung von Rohstoffen allgegenwärtig. Damals zogen Lumpensammler von Haus zu Haus und erbettelten Textilreste aller Art. Sie verkauften die gesammelten Stoffabfälle den Papiermühlen zur Herstellung von Papier.

In Basel produzierten im Spätmittelalter 15 Papiermühlen unterschiedliche Papiere.

Europaweit waren die Basler Papiere bekannt und zeugten von hoher Qualität.

Aber zurück in die Gegenwart: Die Papierherstellung ist Vergangenheit und heute ist die Stadt längst ein Inbegriff für die weltweite Chemie- und Pharmabranche geworden. Und auch diese Industrie kennt die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft. Sie nennt sie aber anders. Man spricht von der 4

Bild: Shutterstock

Roger Bieri

Bereits von Anfang an sollte man versuchen, weniger Abfall zu generieren.

sogenannten Grünen Chemie. Dieser wachsende Zweig der Chemie hat sich zum Ziel gesetzt, die chemische Produk­

tion umweltschonender und gleichzeitig energiesparender zu gestalten. Dabei nutzt er neue technische Methoden und 10/2021

Die 12 Prinzipien

Erläuterung

1. Echtzeitanalysen

Während des Prozesses sollte man die Reagenzien und Zwischenprodukte mit geeigneter Analytik immer im Blick halten. Nur so kann man rechtzeitig eingreifen und sicherheitsrelevante Störungen oder unbrauchbre Zwischenprodukte vermeiden. Dies ist bereits godener Standard in der Pharmaindustrie.

2. Atomökonomie

Theoretisch sollten möglichst alle Atome der Ausgangsstoffe im Endprodukt wieder zu finden sein, so dass der Verlust minimal bleibt.

3. Produkte aus erneuerbaren Rohstoffen

Hier ist vor allem die Verwendung von Erdöl ein grosses Problem. Vanillin wird beispielsweise aus Holz gewonnen.

4. Unfallverhütung

Dies setzt ein hohes Verständnis für die einzelnen Prozessschritte voraus.

5. Effiziente Katalysatoren

Beispielsweise könnten bestimmte Reaktionen erst dank den trickreichen Enzymen stattfinden.

6. Ungefährliche Synthesen

Wenn ungefährliche Alternativen existieren, sollte man sich immer für diese entscheiden.

7. Sicherere Lösungsmittel

Dies ist nicht nur besser für die Umwelt, sondern auch für die Mitarbeitenden.

8. Modifikationen von Molekülen vermeiden

Vermeidung von Schutzgruppen, da diese im Endeffekt Abfall generieren.

9. Energieeffizienz

Reaktionen sollten am besten bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck stattfinden.

10. Sichere Chemikalien

Wieder: Hier steht sowohl der Schutz der Umwelt als auch der Mitarbeitenden im Fokus.

11. Abfallvermeidung

Bereits von Anfang an sollte man stets versuchen, Abfälle so gering wie möglich zu halten, damit die Kläranlagen so wenig wie möglich beansprucht werden.

12. Umweltfreundlich und abbaubar

Es muss sichergestellt werden, dass die Produkte abbaubar sind und der Umwelt so wenig wie möglich schaden.

Die zwölf Gebote der Grünen Chemie.

greift auch fachfremde Konzepte auf. Die Grüne Chemie ist keineswegs ein neuartiges Marketingphänomen, sie gibt es schon seit Jahrzehnten. Ihre Anfänge reichen bis in die Sechzigerjahre zurück.

Die Geburtsstunde der Grünen Chemie Damals schrieb die Biologin und Wissenschaftsjournalistin Rachel Carson ihr berühmtestes populärwissenschaftliches Fachbuch «Silent Spring» (auf Deutsch: «Der stumme Frühling»). Darin kritisierte sie die schädlichen Auswirkungen von Chemikalien, wie dem Insektizid DDT, auf die 10/2021

Umwelt und die Gesundheit bei Tier und Mensch. Das Buch zeigte Wirkung. Die breite Öffentlichkeit aber auch die Wissenschaftscommunity musste die Problematik anerkennen. Für die Amerikanische Chemische Gesellschaft gilt die Veröffentlichung dieses Buches als Geburtsstunde der Grünen Chemie.

In den folgenden Jahren entstanden überall auf der Welt Institutionen, die sich der Umweltproblematik verschrieben haben.

In der Schweiz gründete die Politik das Bundesamt für Umwelt (Bafu), in den USA die Schwesterbehörde United States Environmental Protection Agency (EPA).

Bild: Gemeinfrei

Fokus

Ein US-Soldat wird mit dem Insektizid Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) eingesprüht. In der Schweiz ist DDT seit 1972 verboten.

Der zaghafte Weg in die Industrie Heute hat es die Grüne Chemie in die Industrie geschafft. Eines der berühmtesten Errungenschaften ist die Prozessoptimierung des Schmerzmittels Ibuprofen. Bereits 1997 ehrte die US-amerikanische Umweltschutzbehörde das schonende Verfahren mit dem «Presidential Green Chemistry Award».

Oft wird die Grüne Chemie in 12 Prinzi­ pien eingeteilt. Es sind zwölf Richtlinien, die alle auf das eine Ziel hinauslaufen: eine sauberere und dennoch wirtschaftliche Chemie. Die Prinzi­pien greifen tief in das Tagesgeschäft der Forschung und Produktion ein und fordern ein technisches Umdenken. Chemiker und Chemieingenieure müssen diese Regeln in ihr Handwerk integrieren.

Einige Prinzipien haben dank bestimmten Regulierungen und den modernen technischen Möglichkeiten einen festen Platz in der Industrie und in der Ausbildung neuer Fachkräfte eingenommen. Sie sind eine solche Selbstverständlichkeit geworden, dass wir sie gar nicht mehr als typisch «grün» wahrnehmen. Besonders erwähnenswert sei hier die Echtzeitanalysen, die bereits goldener Standard in der Pharmaindustrie geworden sind. Bei anderen Punkten gibt es allerdings noch ein gewaltiges Potenzial nach oben. Aber machen Sie sich doch besser selbst ein Bild. Die zölf Prinzipien sind in der Tabelle mit einigen Erläuterungen aufgelistet.

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Chemie

Selektive Wasserstoff-Eliminierung

Kreativer Syntheseweg führt zu Enamiden

Amide sind allgegenwärtig, so zum Bei­ spiel in Proteinen und in bekannten Arz­ neimitteln wie etwa Penicillin. «Die Mo­ difizierung von Amiden hat für die Entwicklung neuer, bioaktiver Substanzen grosses Potenzial. Nach etlichen Jahren ist es uns nun erstmals gelungen, Amide auf Seite des Stickstoffs zu funktionalisieren», erklärt Nuno Maulide, Vorstand des Insti­ tuts für organische Chemie der Universität Wien. «Die Entdeckung dieser Reaktivität war hierbei ein etwas glücklicher Zufall, wie so oft in der Chemie», verrät Co-Autor Martin Berger.

«Der Trick der neu entwickelten Methode basiert hierbei auf einem geschickten Zu­ sammenspiel einer eher ungewöhnlichen Reagenzkombination bei sehr niedrigen Temperaturen, was eine minutenschnelle

Bilder: Maulide-Gruppe/Philipp Spiess

Synthesechemiker der Universität Wien haben eine Methode entwickelt, die eine schnelle und direkte Umwandlung unreaktiver Strukturen in flexible chemische Bauelemente ermöglicht. Mithilfe der intrinsischen Reaktivität von Carbonsäureamiden generieren die Wissenschafter wertvolle Bausteine – sogenannte Enamide. Dieses Verfahren öffnet der Medikamentenentwicklung Tür und Tor. Die Studie erschien im Wissenschaftsmagazin «Journal of the American Chemical Society».

Reaktionsaufbau: Tiefe Temperaturen gewährleisten eine hochselektive Reaktion.

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Ein neues Reaktionsdesign erlaubt die Synthese vielseitig einsetzbarer Enamide.

Oxidation des Amids bewirkt», erläutert Philipp Spiess, Erstautor der . «Einfach ge­ sagt wird bei diesem Prozess formal Was­

serstoff abstrahiert.» Diese neue Methode ermöglicht zum ersten Mal, einen direkten und breit anwendbaren Zugang zu soge­ 10/2021

Chemie

verschiedener breitgefächerter Reaktio­ nen, was die Erschliessung komplexer Ge­ rüststrukturen ermöglichte.

Mini-Reaktor

Quantenmechanische Effekte spielen eine Rolle

Amide sind die Grundbausteine vieler essenzieller Moleküle.

nannten Enamiden. Zudem sind die Reak­ tionsbedingungen – allen voran die tiefen Temperaturen – optimal geeignet, um komplexe Strukturen wie Natur- und Arz­ neistoffe zu tolerieren, wie die Autoren anhand der Transformation von Dopamin­ metaboliten sowie Urikostatika- und Anti­ depressiva-Analogen zeigen.

«Die Entdeckung dieser Reaktivität war hierbei ein etwas glücklicher Zufall, wie so oft in der Chemie» Martin Berger, Co-Autor der Studie.

«Der Unterschied auf dem Papier sieht so simpel aus, aber der Unterschied im Rea­ genzkolben ist gigantisch. Aus anfangs un­ reaktiven Amiden haben wir reaktivere und wertvollere Bausteine geschaffen. Die neu gewonnene Doppelbedingung erlaubt unzählige Modifizierungsreaktionen», er­ zählt Co-Autor Daniel Kaiser. Exemplarisch zeigten die Chemiker diese Variabilität der erschlossenen Enamid-Stoffklasse anhand

Der Tunneleffekt Die Bezeichnung für dieses Phänomen ist tatsächlich wörtlich zu nehmen. In der Quantenwelt können Teilchen näm­ lich durch energetische Barrieren «schlüpfen», die sie nach klassischem Verständnis gar nicht durchdringen könnten, da die potenzielle Energie die­ ser Barriere, die sie überwinden müss­ ten, zu hoch wäre. Je kleiner die Masse eines Teilchens ist, desto eher kommt dieser Effekt zu tragen. Dank dieser Ei­ genschaft sind beispielsweise erst Un­ tersuchungen mit einem Rasterelektro­ nenmikroskop möglich. Und wie die Studie im Artikel zeigt, können dank diesem Phänomen auch Reaktionen besser verstanden werden.

nen nach der Untersuchung isotopenmar­ Berghof Hochkierter Startmaterialien eine Rolle in der & Nieder-DruckReaktion zu spielen und unterstreichen, Reaktoren dass es sich um einen ungewöhnlichen mit & ohne Prozess handelt.

Mit den sobis gewonnen Erkenntnissen 25 ml PTFE-Lining oder bis 40er­ml hofft sich die Gruppe in Zukunft weitere Möglichkeiten der Amid-Funktionalisierung erschliessen zu können. «Wir sind über­ zeugt, dass dies erst der Anfang ist», schliesst Maulide.

Um die ungewöhnliche Reaktivität bei –94 °C weiter zu erforschen, untersuchte die Forschungsgruppe die Eigenschaften der Reaktion genauer und gewann dabei erstaunliche Erkenntnisse. Quantenmecha­ nische Effekte, sogenanntes Tunneling (siehe Kasten: «Der Tunneleffekt»), schei­

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Chemie

Es soll leuchten

Mangan – das neue Edelmetall Forschenden der Universität Basel ist ein wichtiger Schritt gelungen, um nachhaltigere Leuchtstoffe und Katalysatoren für die Umwandlung von Sonnenlicht in andere Energieformen zu produzieren. Auf der Basis von kostengünstigem Mangan entwickelten sie eine neue Verbindungsklasse mit vielversprechenden Eigenschaften, die es bis jetzt vor allem bei Edelmetallverbindungen gab.

Bildschirme von Smartphones enthalten oft sehr seltene Metalle. Iridium etwa, das in organischen lichtemittierenden Dioden (OLEDs) zum Einsatz kommt, ist seltener als Gold und Platin. Auch Ruthenium, das in Solarzellen Verwendung findet, gehört zu den seltensten stabilen Elementen.

Nicht nur sind diese Metalle durch ihre Seltenheit sehr teuer, sie sind in vielen Verbindungen auch toxisch.

Einem Forschungsteam um Prof. Dr. Oliver Wenger und seinem Doktoranden Patrick Herr von der Universität Basel ist es erstmals gelungen, leuchtende Mangan-Komplexe herzustellen, in denen unter Bestrahlung mit Licht die gleichen Reaktionen ablaufen wie in Ruthenium- oder IridiumVerbindungen. . Der Vorteil von Mangan: Es kommt in der Erdkruste 900 000-mal häufiger vor als Iridium, ist deutlich weniger giftig und um ein Vielfaches kostengünstiger.

Schnelle Photochemie Die Leuchteffizienz der neuen ManganKomplexe liegt gegenüber derjenigen von Iridium-Verbindungen derzeit noch zurück.

Anders liegt der Fall bei den lichtgetriebenen Reaktionen, die für die künstliche Photosynthese nötig sind. Diese Energietransfer- und Elektronenübertragungs-Reaktionen liefen mit hohen Geschwindigkeiten ab. Möglich wird dies durch die besondere Bauweise der neuen Komplexe, die bei Anregung mit Licht sofort zu einem Ladungstransfer vom Mangan in Richtung seiner unmittelbaren Verbindungspartner führt. Dieses Bauprinzip von Komplexen wird in bestimmten Typen von Solarzellen bereits genutzt, allerdings bisher meist mit Edelmetall-Verbindungen, 8

Bild: Jakob Bilger

Leuchtendes Mangan

Mangan-Komplexe zeigen erstmals Leuchteigenschaften und Photokatalyse-Verhalten, wie es bis jetzt vor allem für edelmetallhaltige Verbindungen bekannt war.

manchmal auch mit Komplexen basierend auf dem Metall Kupfer.

Unerwünschte Schwingungen verhindert Durch die Aufnahme von Lichtenergie verzerren sich Komplexe aus kostengünstigen Metallen normalerweise stärker als Edelmetall-Verbindungen. Dadurch beginnen die Komplexe zu schwingen und ein Grossteil der aufgenommenen Lichtenergie geht verloren. Solche Verzerrungen und Schwingungen konnten die Forschenden unterdrücken, indem sie massgeschneiderte Molekülbestandteile in die Komplexverbindungen einbauten, um das Mangan in eine steife Umgebung zu zwingen. Dieses Bauprinzip erhöht zudem die Stabilität der resultierenden Verbindungen und macht sie gegenüber Zersetzungsprozessen robuster.

Bisher sei es noch niemandem gelungen, molekulare Komplexe mit Mangan zu

schaffen, die bei Raumtemperatur in Lösung leuchten können und diese speziellen Reaktionseigenschaften hätten, so Wenger. «Patrick Herr und die beteiligten Postdoktoranden haben damit wirklich einen Durchbruch geschafft, der neue Möglichkeiten ausserhalb des Bereichs der Edelmetalle und Halbedelmetalle eröffnet.» In zukünftigen Forschungsarbeiten wollen Wenger und seine Forschungsgruppe die Leuchteigenschaften der neuen Mangan-Komplexe verbessern und sie auf geeigneten Halbleitermaterialien für Solarzellen verankern. Andere mögliche Weiterentwicklungen wären wasserlösliche Varianten der Mangan-Komplexe, die möglicherweise anstelle von Rutheniumoder Iridium-Verbindungen in der photodynamischen Therapie zur Behandlung von Krebs eingesetzt werden könnten.

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Chemie

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Bild: Envato

Chemie

Aus chemischer Sicht ist Wasser eine Verbindung mit unglaublich vielen speziellen Eigenschaften.

Chemiker liefern starken Hinweis für Zweiflüssigkeitsmodell

Wasser kennt zwei Flüssigkeiten

Wasser ist die einzige Substanz, die in der Natur im festen, flüssigen und gasförmigen Zustand angetroffen werden kann.

Insbesondere in der festen Phase existiert Wasser in einer Vielzahl von kristallinen Formen und amorphen Zuständen. Gläser, eine Unterart der amorphen Feststoffe, werden üblicherweise durch schnelles Abkühlen einer Flüssigkeit erzeugt, wobei diese erstarrt, ihre ungeordnete mikroskopische Struktur jedoch erhalten bleibt. Forschende des Instituts für Physikalische Chemie der Universität Innsbruck um Thomas Lörting haben erstmals experimentell gezeigt, dass so gewonnenes Glas aus Wasser durch Kompression in ein zweites Glas übergeht, mit anderer mikroskopischer Struktur und damit auch unterschiedlichen Materialeigenschaften.

Ultraschnelles Abkühlen Wasser zu Glas zu erstarren ist äusserst schwierig. Es muss mit über 1 Million Grad 10

Bilder: Uni Innsbruck

Wasser verdankt seine besonderen Eigenschaften möglicherweise der Tatsache, dass es aus zwei verschiedenen Flüssigkeiten besteht. Wissenschaftler der Universität Innsbruck um Thomas Lörting haben diese These nun weiter untermauert, indem sie die Existenz von zwei unterschiedlich dichten Formen von glasartigem Wasser experimentell nachgewiesen haben. Sie berichten darüber in den «Proceedings of the National Academy of Sciences» (Pnas).

Bruchstücke des Glases werden unter flüssigem Stickstoff in eine Hülle aus Indium gepackt, um dann in einer Presse verdichtet zu werden.

Celsius pro Sekunde von Raumtemperatur auf unter minus 130 Grad Celsius abgekühlt werden – andernfalls kristallisiert das

Wasser und es entsteht Eis. An der Universität Innsbruck wurde Anfang der 1980erJahre eine Technik entwickelt, die dieses 10/2021

Chemie

zu einem anderen Glas im Rahmen eines Zweiflüssigkeitsmodells bereits im Vorfeld mit Computersimulationen vorgeschlagen.

«Das experimentelle Ergebnis deckt sich aber auch mit vorangegangenen Studien zu amorphem Eis», sagt Lörting. Diese waren bisher umstritten, weil unklar war, ob das mit hohem Druck aus kristallinem Eis erzeugte amorphe Eis tatsächlich ein Glas oder lediglich ein Sammelsurium winziger zerbrochener Kristalle ist. Die Innsbrucker Forscher sind dieser Kontroverse nun aus

dem Weg gegangenen, indem sie das Glas direkt aus flüssigem Wasser erzeugt haben. «Unsere Analyse zeigt, dass amorphes Eis und glasiges Wasser ein und derselbe Zustand sind», ist Lörting überzeugt.

«Wenn wir wissen, dass Wasser aus zwei verschiedenen Flüssigkeiten besteht, kann uns das helfen, die erstaunlichen und einzigartigen Eigenschaften von Wasser zu beschreiben.» www.uibk.ac.at

In einer speziellen Apparatur schreckt Johannes Bachler Wasser in Sekundenbruchteilen auf minus 130 Grad Celsius ab.

extreme Abschrecken von Wasser ermöglicht. Sie ist bis heute einzigartig und unerreicht. «Im Gegensatz zu älteren Methoden wird Wasser nicht in tiefkalte Kühlflüssigkeit eingesprüht, sondern fein zerstäubt auf Ultraschallgeschwindigkeit beschleunigt und im Vakuum auf einer kalten Kupferplatte abgeschieden», erläutert Erstautor Johannes Bachler die Methode.

«Dadurch entsteht ein Glas frei von Kontamination, welches dann auch isoliert werden kann.» Um den Übergang in eine zweite, dichtere Form zu beobachten, transferierte der Forscher das Glas in eine vorgekühlte Hochdruckzelle, wo es Drücken über 10 000 Atmosphären ausgesetzt wurde. Dafür wurden die Proben in Indium verpackt und laufend mit flüssigem Stickstoff gekühlt, damit sie sich nicht während oder gar vor der Kompression zersetzten.

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Der experimentelle Beweis Als die Wissenschaftler den Druck erhöhten, verdichtete sich das Glas an einem Punkt schlagartig. Die Analysen mit Röntgenstrahlen bestätigten, dass die Probe durch die Kompression zu einem zweiten Glas wurde. «Dies ist die erste eindeutige experimentelle Bestätigung für die Existenz von zwei Gläsern aus Wasser», freut sich Lörting. «Für die allermeisten Flüssigkeiten gibt es nur ein Glas. Das Auftreten zweier verschiedener Gläser ist ein sehr starker Hinweis auf das Zweiflüssigkeitsmodell, wenn nicht gar ein Beweis.» Mehrere Forschungsgruppen hatten die Möglichkeit der Umwandlung von einem Glas 10/2021

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CHEMIE

Zellen im Gespräch

Unser Körper braucht Cyanid

Cyanid – allein das Wort versetzt uns in Angst und Schrecken und lässt uns an Spionagefilme denken. Doch schon Paracelsus stellte im 15. Jahrhundert fest: «Alle Dinge sind Gift und nichts ist ohne Gift; allein die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift ist.» Professor Csaba Szabo und sein Team haben entdeckt, dass unsere Zellen kleinste Mengen von Cyanidgas produzieren und zur Aktivierung von bestimmten Prozessen nutzen. Cyanid ergänzt somit die Liste der drei übrigen als interzelluläre Botenstoffe bekannten Gase: Stickstoffmonoxid (NO), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Schwefelwasserstoff (H 2S). Diese Gase durchdringen die Zellmembrane dank ihrer geringen Molekülgrösse leicht und eignen sich daher gut als interzelluläre Botenstoffe.

«In den 1990er-Jahren erkannte man, dass Stickstoffmonoxid ein überaus wichtiger Botenstoff in den Zellen ist», erklärt

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Szabo. «Dies sorgte für einige Überraschung, ist dieses Gas doch bereits in relativ geringen Mengen giftig. Zehn Jahre später zeigte sich, dass CO die gleiche Funktion erfüllt. Und schliesslich wurde dies vor einigen Jahren auch für H2S belegt.» Dies alles sind Giftgase, die in unseren Zellen in winzigen Dosen zum Einsatz kommen und eine Vielzahl von Prozessen regulieren.

Das Team von Profess Szabo hat seine Forschungsergebnisse im Mai in der Fachzeitschrift «Pnas» veröffentlicht und schlägt aufgrund eines Bündels übereinstimmender Indizien vor, Cyanid als vierten gasförmigen Botenstoff zu berücksichtigen. Das Team verwendete insbesondere Bakterien, die auf natürliche Weise Cyanid produzieren und beobachtete im Labor deren stimulierende Wirkung auf lebende menschliche Zellen, beispielsweise Leberzellen.

Cyanid als Regulator Es war bereits bekannt, dass der Organismus winzige Mengen Cyanid produziert.

Das Team konnte aufzeigen, das Cyanid – in minimaler Dosierung – bestimmte zelluläre Abläufe in positiver Weise stimuliert. Bei höherer Dosierung hingegen erweist es sich als schädlich bzw. hemmend.

Es scheint also eine biologische Funktion auszuüben. Dieses Verhalten, d. h. bei geringer Dosierung eine positive und bei steigender Dosierung eine negative Wirkung, ist für Gasotransmitter typisch. Es lässt sich insbesondere bei den Mitochondrien, den Organellen, die als Energiespender für unsere Zellen unerlässlich sind, beobachten.

Dieses Ergebnis eröffnet ein neues biologisches Forschungsfeld im Bereich der zellulären Mechanismen. «Das Wichtigste ist der nächste Schritt», erklärt Szabo. «Es gilt aufzuklären, wie und weshalb Cyanid

Bild: Shutterstock

Ein Forscherteam der Universität Freiburg (im Üechtland) hat starke Indizien dafür gefunden, dass die Verbindung Cyanid – ein bereits in kleinen Mengen gefährliches Gift – in unserem Körper in winziger Dosis der interzellulären Kommunikation dient.

Das Salz Kaliumcyanid (Zyankali) ist für seine hohe Toxizität in der breiten Öffentlichkeit bekannt.

produziert und als Transmitter genutzt wird. Es spielt möglicherweise bei gewissen Krankheiten eine Rolle.»

In der Tat hat Szabo vor nicht allzu langer Zeit aufgezeigt, dass zwischen bestimmten Symptomen des Down-Syndroms und der Produktion des Botenstoffs Schwefelwasserstoff (H2S) ein Zusammenhang besteht – ein eindrückliches Beispiel für die Rolle eines Gasotransmitters bei einer schweren Erkrankung.

Originalpublikation Elisa B. Randi, Karim Zuhra, Laszlo Pecze, Theodora Panagaki, Csaba Szabo, «Physiological concentrations of cyanide stimulate mitochondrial Complex IV and enhance cellular bioenergetics» (2021), PNAS

Quelle: Unicom Kommunikation & Medien www.unifr.ch 10/2021

Bild: Adpic

Biowissenschaften

Die Physiker sind überzeugt: Mikroplastik ist schädlich. Sie konnten dies theoretisch und experimentell zeigen.

Mechanische Destabilisierung

Beweis: Mikroplastik beeinträchtigt Zellen Über 70 Millionen Tonnen Mikroplastik befinden sich in den Ozeanen. Sie werden dann von Meeresbewohnern und Menschen durch Regen und Übertragung über die Luft aufgenommen. Zwei Physiker, Jean-Baptiste Fleury von der Universität des Saarlandes und Vladimir Baulin von der Universität Tarragona, haben jüngst entdeckt, dass Mikroplastik Zellmembranen mechanisch destabilisieren kann. Sie haben die Studie in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift «Pnas» veröffentlicht.

Kleinste Plastikteilchen von mikrometrischer Grösse sind überall präsent, in den Ozeanen, in der Luft, im Schnee des Himalaya; sie wurden sogar schon in der menschlichen Plazenta gesichtet. Wie zwei Physiker nun herausgefunden haben, dehnt Mikroplastik die Membranen menschlicher roter Blutkörperchen und verringert dadurch deren mechanische Stabilität stark.

Physikalische Effekte werden ignoriert «Aktuell wird über eine mögliche toxische Wirkung von Mikroplastik auf menschliche Zellen diskutiert», erklärt Dr. Jean-Baptiste Fleury, der als Experimentalphysiker am Lehrstuhl von Professor Ralf Seemann an der Universität des Saarlandes forscht. Mikroplastik ist unmittelbar nach der Aufnah-

me in lebende Organismen a priori nicht tödlich. Wissenschaftliche Erkenntnisse weisen aber deutlich darauf hin, dass Mi­ kroplastik zu Entzündungen in Zellen führen kann. «Die Möglichkeit einer Entzündung einer Zellmembran durch einen rein physikalischen Effekt wird jedoch von den allermeisten Studien völlig ignoriert», gibt Jean-Baptiste Fleury an.

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Biowissenschaften

Eine spontane Entzündung?

Tatsächlich ist aus physikalischer Sicht eigentlich keine Wirkung zu erwarten. Eine Zellmembran hat im Grundsatz eher Ähnlichkeit mit einer Flüssigkeit als mit festem Gewebe. Es ist bekannt, dass jede mechanische Wirkung auf eine Flüssigkeit mit der Zeit nachlässt und daher verschwinden sollte. «Überraschenderweise haben wir jedoch beobachtet, dass sich die Membranen von künstlichen Zellen und roten Blutkörperchen in Gegenwart von Mikroplastik dehnen», so der Experimentalphysiker weiter. «Anscheinend entzündet sich die Membran der roten Blutkörperchen des Menschen spontan», erklärt Jean-Baptiste Fleury die massive Wirkung dieses Mikroplastiks auf die Zellmembranen.

Der theoretische Physiker Dr. Vladimir Baulin von der Universität Rovira i Virgili in Tar-

ragona, Spanien hat ein mathematisches Modell entwickelt, wie genau Plastikpartikel auf Zellmembranen wirken. «Vereinfacht gesagt, hat das Modell von Vladimir Baulin vorhergesagt, dass jedes Partikel einen Teil der Membranfläche verbraucht, was dazu führt, dass sich die Membran um ein Partikel zusammenzieht. Dieser Effekt führt dann zwangsläufig zu einer mechanischen Dehnung der Zellmem­ bran», erklärt Jean- Baptiste Fleury. «Wir konnten überdies experimentell nachweisen, dass das theoretische Modell sogar den Anstieg der Zellmembranspannung quantitativ vorhersagen kann.»

Dazu stellte Jean-Baptiste Fleury mithilfe der Mikrofluidik-Technologie ein Modell einer menschlichen Zellmembran und roten Blutkörperchen her, mass die Spannung dieser Membranen in Kontakt mit

Mikroplastik. Die Physiker machten dabei eine weitere überraschende Entdeckung: die Kunststoffpartikel blieben auf der Zellmembran nie an einer Stelle, sondern sie wurden durch kontinuierliche Diffusion bewegt. Fleury und Baulin vermuten, dass diese Diffusion die Ursache für die anhaltende Spannung auf der Zelloberfläche ist und die mechanische Relaxation der Zelle entgegen der ursprünglichen Annahme damit verhindert wird.

Dieser experimentelle Nachweis des theoretischen Modells lässt Rückschlüsse auf die Allgemeingültigkeit dieses Mechanismus zu, der auf eine Vielzahl menschlicher Zellen oder Organe übertragen werden kann, schlussfolgern die Wissenschaftler.

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Biowissenschaften

Forschende haben die Genaktivität eines Keims kartiert

Ein Mundhöhlenbakterium wandert umher

Das Fusobacterium nucleatum kommt in der menschlichen Mundhöhle vor und ist ein wichtiger Bestandteil der gesunden Mundflora. Es kann jedoch auch zur Entstehung von Parodontitis beitragen. Und noch wichtiger: Der Keim wird zunehmend auch innerhalb des menschlichen Körpers, nämlich auf Darmkrebszellen und Mammakarzinomen nachgewiesen. Dort scheint er das Tumorwachstum zu befördern und die Behandlung zu erschweren.

Die bisherige Grundlagenforschung hat erste Erkenntnisse über die molekulare Reaktion der Wirtszellen auf die Bakterien erbracht. Weitgehend unverstanden sind bislang jedoch die molekularen Eigenschaften des Erregers selbst, seine Aktivität im Krebsgewebe und wie es ihm gelingt, sich nicht nur im Mund, sondern an ganz unterschiedlichen Stellen im menschlichen Körper anzusiedeln.

Wissenschaftler vom Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (Hiri) in Würzburg, einem Joint Venture des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung in Braunschweig (HZI) mit der

Bild: Envato

Der Mundhöhlenkeim Fusobacterium nucleatum ist dafür bekannt, das Wachstum menschlicher Karzinome, etwa im Darm oder in der Brust, zu beschleunigen. Das Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI), ein Standort des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI), und die Julius-Maximilians-Universität (JMU) in Würzburg haben jetzt in einer gemeinsamen Studie die RNA-Moleküle von fünf klinisch relevanten Stämmen dieses anpassungsfähigen Erregers kartiert.

Fusobacterium nucleatum trifft man nicht nur in der Mundhöhle. Auch in Krebszellen des Darms und der Brust wurde der Keim bereits nachgewiesen.

Würzburger Julius-Maximilians-Universität (JMU) sowie vom Institut für Molekulare Infektionsbiologie (Imib) der JMU sind bei

diesen Fragen jetzt einen entscheidenden Schritt vorangekommen. Sie haben für fünf klinisch relevante Stämme des Keims

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Biowissenschaften

einen globalen Atlas der RNAs, also der Ribonukleinsäuren erstellt. Damit können sie hunderte zuvor unbekannte Ereignisse in der Genregulation der Mikroorganismen nachweisen und zeigen, wie sich diese im Laufe des Bakterienwachstums verändern.

Ausserdem haben die Forschenden erstmals einen Überexpressions-Vektor als genetisches Werkzeug im Fusobacterium eingesetzt, um die Funktionen seines Erbguts zu untersuchen.

RNA-basierter Ansatz eröffnet neue Möglichkeiten «Unser RNA-basierter Ansatz eröffnet völlig neue Möglichkeiten, einen klinisch überaus relevanten Mikroorganismus auf molekularbiologischer Ebene zu analysieren und besser zu verstehen», sagt Hiri-Direktor Jörg Vogel. Der Professor und zugleich Direktor des Imib ist Initiator der aktuellen Studie und zuversichtlich, dass die vorliegenden Erkenntnisse die weiterführende translationale, also auf die medizinische Anwendung zielende Forschung befördern werden.

Hintergrund Die durchgeführte RNA-Kartierung umfasst Fusobacterium nucleatum mit s­ einen Unterarten nucleatum, animalis, polymorphum und vincentii sowie Fuso­bacterium periodonticum. Die Wissenschaftler haben die primären Transkriptome – die Gesamtheit der RNA-Moleküle – dieser Stämme

erfasst. Um deren genetische Funktionen zu untersuchen, setzte das Team einen Überexpressions-Vektor ein. Das ist ein Werkzeug, das ein bestimmtes Gen dauerhaft aktiv halten kann, um dessen Wirkweise genau zu analysieren.

Die Forschenden entdeckten durch Einsatz des Überexpressions-Vektors kleine regulatorische RNAs, sogenannte sRNAs (von engl. «small RNAs»), und konnten erstmals nachweisen, dass diese auch eine regulatorische Funktion in den Mi­ kroorganismen erfüllen. Eine durchaus interessante Beobachtung, wie Falk Ponath, Erstautor der Studie, meint: «Fusobacterium nucleatum hat sich in seiner evolutionsbiologischen Entwicklung recht früh von anderen Bakterien entfernt. Deswegen sind wir nicht von vornherein davon ausgegangen, in den untersuchten Stämmen sRNA zu entdecken, die ähnlich agiert wie bereits bekannte in anderen Bakterien.» Und nicht nur das: Das Team konnte ebenso nachweisen, dass diese kleine RNA ein Protein der äusseren Zellmembran reguliert.

Die Studienergebnisse untermauerten ausserdem die Anpassungsfähigkeit des Keims und könnten zumindest in Teilen erklären, warum dieser als Generalist auftrete, so Ponath. «Der opportunistische Erfolg von Fusobacterium nucleatum im Krebsgewebe ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass diejenigen Gene stets aktiv sind, die für die Adhäsion an die Tu-

morzellen verantwortlich sind», sagt der Wissenschaftler.

Erstes Fellowship der VogelStiftung Dr. Eckernkamp Die in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift «Nature Microbiology» veröffentlichte Studie wurde aus Mitteln des GottfriedWilhelm-Leibniz-Preises der Deutschen Forschungsgemeinschaft, verliehen 2017 an Jörg Vogel, sowie durch das FellowshipProgramm der Vogel-Stiftung Dr. Eckernkamp finanziert. Deren Vorstandsvorsitzender Gunther Schunk, Förderer von Fellow Falk Ponath, betont das Stiftungsziel, exzellente wissenschaftliche Arbeit zu unterstützen: «Das Hiri zählt mit seiner RNA-basierten Infektionsforschung zur Weltspitze. Mit den jetzt vorliegenden Studienergebnissen aus unserem FellowshipProgramm, das wir mit der Hiri-Förderung initiiert haben, setzen wir gemeinsam ein starkes Signal in der Grundlagenforschung und im Kampf gegen Krebs», sagt Schunk.

Für die künftige Therapie von Krebserkrankungen stellt die Kartografierung des FusoTranskriptoms eine wichtige Grundlage dar. Auf ihrer Basis könnten in einem nächsten Schritt Gene identifiziert werden, auf die eine Behandlung zielen kann, um das Fusobacterium in Karzinomen zu beseitigen und das Krebswachstum einzudämmen. www.helmholtz-hzi.de

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Biowissenschaften

Genetisches Rätsel gelöst

So entstehen die Farbmuster im Hundefell Ein internationales Konsortium von Forschenden mit Beteiligung des Instituts für Genetik der Universität Bern konnte zeigen, wie Fellfarben bei Hunden vererbt werden. Zudem konnten sie nachweisen, dass eine Genvariante für helles Fell bei Hunden und Wölfen von einem inzwischen ausgestorbenen Verwandten des Wolfs stammt und mehr als zwei Millionen Jahre alt ist.

Die Vererbung von bestimmten Farbmus­ tern bei Hunden wurde lange kontrovers diskutiert. Nun konnten Forschende mit Beteiligung von Prof. Tosso Leeb vom In­ stitut für Genetik der Universität Bern nicht nur Licht ins Dunkel bringen, sondern auch nachweisen, dass weisse Polarwölfe und viele heutige Hunde ihre helle Fellfarbe einem Gen von einer lange ausgestorbe­ nen Spezies verdanken. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift «Nature Ecology and Evolution» publiziert.

Wölfe und Hunde können zwei Arten von Pigmenten bilden, das schwarze Eume­ lanin und das gelbe Phäomelanin. Durch die genau gesteuerte Produktion dieser beiden Pigmente zur richtigen Zeit und an den richtigen Körperregionen entstehen die sehr verschiedenen Fellfarben. Bei Haushunden waren vor der Studie vier ver­ schiedene Farbmuster bekannt. Als Ursa­ che für diese Muster wurden verschiedene genetische Varianten diskutiert und bei Tausenden von Hunden mit kommerziell

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Bild: S. Shankar/Wikicommon

Zwei Pigmente und ein «Schalter» für alle Fellfarben

Tibetische Wölfe im Padmaja Naidu Himalayan Zoological Park, Darjeeling. Ihr helles Fell hat die Farbe shaded yellow.

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Bild: Envato

Biowissenschaften

Das Farbmuster von Tierfellen ist genetisch nicht immer einfach zu erklären.

angebotenen Gentests untersucht. Die Gentests lieferten jedoch gelegentlich wi­ dersprüchliche Ergebnisse, was darauf hin­ deutete, dass die existierenden Vorstellun­ gen zur Vererbung dieser Farbmuster nicht ganz richtig waren.

Bei der Entstehung der Fellfarbe ist das sogenannte Agouti-Signalprotein der kör­ pereigene Hauptschalter für die Produk­ tion des gelben Phäomelanins. Sobald

Agouti-Signalprotein vorhanden ist, produ­ zieren die pigmentbildenden Zellen das gelbe Phäomelanin. Wenn dagegen kein Agouti-Signalprotein vorhanden ist, dann wird das schwarze Eumelanin gebildet.

«Uns war daher von Anfang an klar, dass es sich bei den ursächlichen Genvarianten für die verschiedenen Farben um soge­ nannte regulatorische Varianten handeln musste, die dafür sorgen, dass mehr oder weniger Agouti-Signalprotein gebildet wird», erklärt Leeb.

Fünf statt vier verschiedene Farbmuster Das Gen für das Agouti-Signalprotein weist mehrere Startstellen für das Ablesen der Erbinformation auf, die sogenannten Promotoren. Hunde besitzen einerseits einen sogenannten ventralen Promoter, der dafür sorgt, dass das Agouti-Signalpro­ tein am Bauch gebildet wird. Zusätzlich haben Hunde auch noch einen Haarzyk­ lus-spezifischen Promoter, der dafür sorgt, dass das Protein nur in bestimmten Pha­ sen des Haarwachstums gebildet wird, damit gebänderte Haare entstehen kön­ nen.

Die Forschenden haben nun erstmals die­ se beiden Promotoren bei Hunderten von Hunden genau charakterisiert. Dabei ent­ deckten sie zwei verschiedene Varianten 18

Das Gen Agouti: Ein Schlüssel­ experiment aus dem Jahr 2003 Damals testeten Forschende die Verer­ bung eines bestimmten Merkmals bei Mäusen: Im Mittelpunkt stand die Wei­ tergabe des Gens agouti, das für eine gelbliche Färbung des Fells bei vielen Tieren und unter anderem eben auch bei Mäusen verantwortlich ist. Das Gen führt zur Produktion eines bestimmten Proteins, welches dafür sorgt, dass das Phäomelanin im Haarfollikel gebildet wird. Dieses Melanin färbt das Fell ganz gelb.

Nun gibt es für dieses Gen eine Muta­ tion, die neben einer charakteristischen Gelbfärbung des Fells auch andere Be­ schwerden wie Fettleibigkeit zur Folge hat. Da es sich um eine dominante Mu­ tation handelt, werden diese Merkmale auch dann an die Nachkommen ver­ erbt, wenn ein krankes Elternteil sich mit einem gesunden paart. So zumin­ dest lautet die Theorie.

Doch die Forschenden fanden heraus, dass die Mutation bei der Gabe von Nahrungsergänzungsmitteln (unter an­ derem Folsäure und Vitamin B12) wäh­ rend der Schwangerschaft scheinbar anders vererbt wird. Das Fell der Nach­ kommen ist dann nicht mehr nur gelb.

Es zeigt sich ein differenzierteres Mus­ ter: Das Fell ist gescheckt, mit gelber Farbe gesprenkelt oder ganz gelb oder gar nicht gelb.

Es stellte sich heraus, dass die Gene ganz korrekt vererbt wurden. Nur die Ge­ nexpression wurde durch die Nahrungs­ ergänzungsmittel verändert. Die Umwelt beeinflusst nachhaltig die Gene auf mo­ lekularer Ebene, ohne aber den geneti­ schen Code zu verändern.

für den ventralen Promoter. Die eine Vari­ ante sorgt für eine Produktion des AgoutiSignalproteins in normaler Menge. Die andere Variante ist überaktiv und bewirkt eine gesteigerte Produktion des Prooteins.

Beim Haarzyklus-spezifischen Promoter fanden die Forschenden sogar drei unter­ schiedliche Varianten. Ausgehend von die­ sen Genvarianten an den beiden einzel­ nen Promotoren konnten die Forschenden 10/2021

Biowissenschaften

insgesamt fünf verschiedene Kombinatio­ nen identifizieren, die für verschiedene Farbmuster bei Hunden verantwortlich sind. «Die Lehrbücher müssen also umge­ schrieben werden, da es nicht wie bisher angenommen vier, sondern sogar fünf ver­ schiedene Farbmuster bei Hunden gibt», sagt Leeb.

Überraschende Erkenntnisse zur Evolution von Wölfen Nachdem inzwischen zahlreiche Genom­ sequenzen von Wölfen aus unterschiedli­ chen Regionen der Erde öffentlich zugäng­ lich sind, untersuchten die Forschenden als Nächstes, ob die gefundenen Varianten auch bei Wölfen vorkommen. Dabei zeigte sich, dass bereits vor der Domestikation von Hunden vor ungefähr 40 000 Jahren die beiden Varianten für überaktive vent­ rale und Haarzyklus-spezifische Promoto­ ren im Wolf existierten. Vermutlich führten diese Genvarianten bei Wölfen mit hellem Fell zu einer besseren Anpassung an schneereiche Umgebungen während den vergangenen Kaltzeiten – wie dies heute noch bei den völlig weissen Polarwölfen und den hellen Wölfen aus dem Himalaya der Fall ist.

Weitere Vergleiche der betroffenen Gen­ sequenzen mit anderen Tierarten aus der Familie der Hundeartigen (Canidae) führ­ ten zu überraschenden Ergebnissen. Die Forschenden konnten zeigen, dass die überaktive Variante des Haarzyklus-spezi­ fischen Promotors bei hellen Hunden und Wölfen grössere Ähnlichkeiten mit den Sequenzen von weit entfernten Verwand­ ten wie dem Goldschakal oder dem Kojo­ ten als mit dem grauen europäischen Wolf aufwies. «Dies lässt sich nur so erklären, dass diese Variante bereits vor mindestens zwei Millionen Jahren in einem inzwischen ausgestorbenen Verwandten von Wölfen entstanden sein muss», sagt Leeb. Dabei gelangte der Genabschnitt für die helle Fellfarbe vor über zwei Millionen Jahren durch Hybridisierung, das heisst natürliche Kreuzung, mit dem inzwischen ausgestor­ benen Verwandten in die Wölfe.

Ein kleines Stück der DNA dieser ausge­ storbenen Tierart findet sich somit bis zum heutigen Tag in gelben Hunden und wei­ ssen Polarwölfen wieder. «Das erinnert an die aufsehenerregende Meldung, dass moderne Menschen einen geringen Anteil 10/2021

von DNA der inzwischen ausgestorbenen Neandertaler in ihrem Erbgut tragen», er­ gänzt Leeb.

Internationale Zusammenarbeit Die Studie wurde durch einen Gastaufent­ halt von Prof. Danika Bannasch an der Uni­ versität Bern ermöglicht, wo seit vielen Jahren intensiv über die Genetik von Fell­ farben bei verschiedenen Haustieren ge­ forscht wird. Die Genetikprofessorin der University of California Davis filterte die entscheidenden Promotorvarianten aus

Tausenden von anderen funktionell neu­ tralen Genvarianten heraus. Die evoluti­ onsbiologischen Analysen wurden von Christopher Kaelin und Gregory Barsh vom HudsonAlpha Institut und der Standford University durchgeführt.

Die Studie wurde finanziell unterstützt vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF), Maxine Adler Endowed Chair Funds, der Jane and Aatos Erkko Foundation, und der Academy of Finland. www.unibe.ch

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Labor

Eine Laborbrille der besonderen Art

Sieht der Laboralltag der Gegenwart bald so aus?

Stellen wir uns eine Szene vor, in der ein Laborant eine Augmented-Reality-Brille trägt. Mithilfe dieser Brille folgt er Schritt für Schritt den angezeigten Anweisungen.

Er notiert weder Ergebnisse noch durchgeführte Verfahren, sondern diktiert sie, und das Speech-to-Text-Modul der Künstlichen Intelligenz speichert diese Notizen wie von Geisterhand in digitaler Form ab.

Der Laborant wird keinen Fehler bei der Auswahl einer Probe oder von Reagenzien machen, da die Brille QR-Codes abliest und die Verpackung hervorhebt, die der Mitarbeiter verwenden soll. Science-Fiction? Vielleicht ja, aber die gute Nachricht ist, dass das beschriebene Szenario eine Realität ist, die wir heute schon erleben können. Die Umsetzung einer solchen digitalen Transformation in der Welt der Forschungslabore ist dank der Lösung eines polnischen Unternehmens Holo4Labs möglich.

Bilder: TenderHut

Man kann mit grosser Wahrscheinlichkeit davon ausgehen, dass die Arbeit in einem Labor anders aussieht, als es Branchenfremden erscheinen mag. Laborarbeit ist nicht nur das beeindruckende Jonglieren mit Reagenzgläsern und Reagenzien, das Mischen sowie alle nur denkbaren chemischen Synthesen, sondern bedeutet vor allem die mühselige Arbeit an der Dokumentation, Präzision und Einhaltung von Verfahren.

Die gemischte Realität wird die Laborarbeit verändern.

Mit HoloLens-Brille auf der Nase und einem Reagenzglas in der Hand Die über das Holo4Labs-System verfügbare gemischte Realität ist eine Technologie, die die neueste Generation der HoloLensBrille zusammen mit fortschrittlicher Software verwendet, die wiederum mit anderen Laboratory Information Management System (Lims) zusammenarbeitet.

Ein Laborant, der das Holo4Labs-System benutzt, hat nicht nur seine Umgebung vor Augen, sondern auch Hologramme, die z. B. den nächsten Schritt des Vorgangs anzeigen oder eine gegebene Probe aus dem gesamten Satz, der sich im Kühlschrank befindet, markiert.

«Die Software erzeugt ein interaktives Bild, das z. B. den Labortechniker durch das gesamte Verfahren leitet, ohne seine Hände 20

Das Laborjournal hängt quasi in der Luft. Umständliches Hin- und Hermanövrieren von Dokumenten gehört der Vergangenheit an.

zu beschäftigen. Der Effekt dieser Unterstützung besteht darin, das Risiko eines Fehlers auf ein Minimum zu reduzieren und somit Zeit, Ressourcen und Rohmate-

rialien oder Muster einer bestimmten Produktserie, die für das Testen verwendet werden, zu sparen», sagt Przemysław Budnicki, CEO von Holo4Labs.

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Labor

DAMPFSTERILISATOREN Die von Holo4Labs angebotene Lösung revolutioniert den Arbeitsablauf im Labor und ermöglicht es den Mitarbeitern, ihre Aufgaben zu erledigen, wobei Tätigkeit und Daten direkt im Lims-System gespeichert werden. Durch den Einsatz von berührungslosen holografischen Schnittstellen und Sprachbefehlen kann der Laborant in einer sicheren Umgebung arbeiten und gleichzeitig die allgemeine Effizienz des Prozesses maximieren.

Unterstützung auch ferngesteuert Das System rationalisiert die Abläufe im Labor, einschliesslich der Möglichkeit, neue Verfahren über Fernzugang zu implementieren und ihre Ausführung zu überwachen. Die Pandemiezeit zeigt, dass die Situation in der Welt oder in einem Land die Mobilität von Menschen einschränken kann. In Prozessen, in denen Zeit eine gros­se Rolle spielt, behindern solche Situationen die effiziente Umsetzung von Projekten. Mit dem Holo4Labs-System können qualifizierte Auditoren die Arbeit über Fernzugang überwachen.«Ein Labortechniker, der die Holo4Labs-Technologie verwendet, kann das Bild aus seinem Gerät mit dem Auditor teilen. Dadurch erhält die Person, die die Arbeit des Laboranten beurteilt, einen Blick auf die ausgeführten Tätigkeiten, als ob sie vor Ort wäre. Der gesamte Prozess kann auch aufgezeichnet und dann zu Schulungszwecken verwendet werden», erklärt Budnicki. Die Holo4Labs-Technologie eliminiert auch die manuelle Dateneingabe vollständig und ersetzt diese durch digitale Testprotokolle.

Die Software unterstützt den Laborant bei seiner täglichen Arbeit, indem sie ihn virtuell, Schritt für Schritt durch den gesamten Test begleitet. Dank einer klaren Aufgabenliste, des Probenmanagements und der Zuordnung geeigneter Methoden und Verfahren zum Test hat der Laborant volle Kontrolle über den Ablauf. Dadurch entfällt das Ausdrucken von Verfahren und alle Ergebnisse werden sofort erfasst und digital an der richtigen Stelle gespeichert.

Üben, üben und nochmals üben Der oben beschriebene Fernzugang ermöglicht es, die durchgeführten Tätigkeiten in Echtzeit zu überwachen. Er ist auch ein 10/2021

hervorragendes Werkzeug für die Schulung von Laborpersonal und das Üben neuer Verfahren oder Tests. Holo4Lab ermöglicht es Teams, virtuell zu interagieren oder Abläufe zu üben, indem sie Dateien austauschen, Hologramme teilen, Notizen und Diagramme in einem virtuellen Raum zeichnen und Schnappschüsse oder Videos des Sichtfeldes aufnehmen, so dass jeder sie aus der exakt gleichen Perspektive sehen kann, egal wo er sich gerade befindet. «Eine solche Online-Unterstützung ist von unschätzbarem Wert, vor allem, wenn wir es mit Proben zu tun haben, bei denen die Menge des Testmaterials begrenzt ist und es unwahrscheinlich ist, dass wir den Test wiederholen müssen», so Budnicki. Zusätzlich kümmert sich das System um die Kalibrierung und Wartung der Geräte. Es ist ein fester Bestandteil der Arbeit eines Labors, der sich auf die Zuverlässigkeit der durchgeführten Analysen auswirkt. Eine effektive Verwaltung der Ressourcen in diesem Bereich ermöglicht es, wiederholbare Ergebnisse zu erhalten, die mit einem minimalen Messfehler belastet sind. Routinemässige Kalibrierung und Wartung sind entscheidend, um Instrumente in optimalem Zustand zu halten, und Holo4Labs bietet integrierte Tools, die diese Aktivitäten einfacher und effizienter machen.

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Labor

Die Zeit lässt sich nicht so einfach messen.

Zeitmessung neu definiert

Präziser als die SI-Einheit Sekunde Viele wissenschaftliche Experimente setzen voraus, dass die Zeit mithilfe einer klar definierten Frequenz mit hoher Präzision gemessen werden kann. Ein neuer Ansatz erlaubt es nun, die Frequenzmessung im Labor direkt mit der Atomuhr in Bern zu vergleichen.

Felix Würsten ¹ Für viele wissenschaftliche Experimente benötigen die Forschenden heute eine präzise Referenzfrequenz, mit der sie die Zeitmessung ihrer Geräte kalibrieren können. Zu diesen Experimenten gehören beispielsweise Spektroskopie-Untersuchungen, bei denen chemische Reaktionen zwischen Molekülen in Echtzeit untersucht werden, oder physikalische Studien zu Naturkonstanten.

ETH Zürich, Universität Basel und das Metas Schon bald könnte nun die Verfügbarkeit einer solchen hochpräzisen Referenzfrequenz zur Grundausstattung von Schweizer Forschungsinstitutionen gehören. For-

¹ ETH Zürich

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schende der ETH Zürich, der Universität Basel, des Eidgenössischen Instituts für Metrologie (Metas), der «Hüterin der Masseinheiten für die Schweiz», sowie der Stiftung Switch, die das akademische Datennetz der Schweiz betreibt, haben in einem gemeinsamen Projekt, das vom SinergiaProgramm des Schweizerischen Nationalfonds gefördert wird, zeigen können, dass ein solches präzises Referenzsignal über die herkömmliche TelekommunikationsInfrastruktur übermittelt werden kann.

«Die ersten Erfahrungen zeigen, dass chemische Spektroskopie- Analysen damit mit einer um einen Faktor 100 höheren Genauigkeit durchgeführt werden können als bisher», berichtet Stefan Willitsch, Professor für Physikalische Chemie an der Universität Basel und Koordinator des Projekts. «Mit dieser Genauigkeit werden die Gesetze der Natur durch spektroskopische Messungen an Molekülen mit noch nie

erreichter Genauigkeit überprüft», ergänzt Frédéric Merkt, Professor für Physikalische Chemie an der ETH Zürich.

Kontinuierliche Korrektur Konkret wurde im Projekt ein Versuchsnetz aufgebaut, das den Sitz von Metas in Bern- Wabern mit der Universität Basel und der ETH Zürich verbindet. Das Ausgangssignal, das über ein ausgeklügeltes Verfahren mit der Atomuhr von Metas synchronisiert wird, wird dabei über das Glasfasernetz von Switch nach Basel und Zürich übermittelt, wo es die Forschenden dann zum Kalibrieren ihrer Messgeräte verwenden können.

Hohe Qualität, tiefere Kosten «Damit das Signal tatsächlich bei den Forschenden mit der gewünschten Präzision ankommt, muss die Übertragung laufend nachjustiert werden. Bereits kleinste Län10/2021

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genveränderungen des Glasfaserkabels, etwa durch Erschütterungen oder Temperaturveränderungen, wirken sich auf die Frequenz aus», erklärt Jacques Morel, Leiter des Labors Photonik, Zeit und Frequenz bei Metas. Deshalb wird das Signal in Basel und Zürich nach Bern zurückgespiegelt, wo das Ausgangssignal dann entsprechend korrigiert wird.

«In der Schweiz stehen wir beim Aufbau eines solchen Netzwerkes erst am Anfang», erläutert Jérôme Faist, der als Professor am Institut für Quantenelektronik der ETH Zürich seine Fachkenntnisse in Lasertechnik einbrachte. «In anderen Ländern wie Italien, Deutschland und Frankreich ist man diesbezüglich bereits einen Schritt weiter.»

In diesen Ländern werden die Referenzfrequenzen bisher auf zwei Arten übermittelt, die beide ihre spezifischen Nachteile haben: Entweder wird das Signal über eine spezielle Leitung verschickt; das führt zwar zu einem physikalisch optimalen Resultat, ist aber kostspielig. Oder man nutzt zur Übermittlung die bestehende Infrastruktur der Telekommunikationsanbieter. Das ist zwar wesentlich günstiger, aber technisch nicht optimal. Denn das Referenzsignal für die Zeitmessung wird dabei ebenfalls im sogenannten C-Band übermittelt, also mit einer ähnlichen Grundfrequenz wie der Datenverkehr. Dadurch wird zum einen das Referenzsignal potenziell durch den übrigen Datenverkehr gestört.

Gleichzeitig wird ein Kanal, der normalerweise für die Datenübermittlung genutzt wird, blockiert, was den Betrieb kompliziert.

«Wir haben nun einen dritten Weg entwickelt», erläutert Fabian Mauchle, Projektverantwortlicher bei Switch: «Wir nutzen aus Kostengründen das bereits existierende Netz von Switch, weichen aber für die Übermittlung des Referenzsignals vom physikalisch optimalen C- Band, das eben durch den Datenverkehr bereits stark belegt ist, auf das noch weitgehend freie L-Band aus, das eine abweichende Grundfrequenz hat.» Die Resultate zeigen nun, dass auch im L- Band das Referenzsignal mit einer 10/2021

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Labor

sehr guten Qualität übermittelt werden kann und dass es dabei nicht durch den Datenverkehr gestört wird. Dazu war es jedoch notwendig, dass Switch gewisse Modifikation an der Netzinfrastruktur vornahm.

Internationale Vernetzung In einem nächsten Schritt geht es nun darum, das Netz weiter auszubauen und auch andere Institutionen in der Schweiz anzuschliessen, etwa das Cern in Genf, die EPFL oder die Universität Neuenburg.

Auch auf internationaler Ebene wird eine Vernetzung angestrebt. Ziel ist es, einen länderübergreifenden Verbund aufzubauen, mit dem die Signale von verschiede-

nen Atomuhren miteinander verglichen werden können.

Damit würde auch die Realisierung einer noch präziseren Zeitmessung als SI-Einheit Sekunde ermöglicht. Die heutigen Atomuhren, welche die einheitliche Zeitmessung weltweit sicherstellen, werden mit Satellitensignalen im Gigahertz-Bereich verglichen. Atomuhren, die mit optischen Signalen im Terahertz-Bereich aufeinander abgestimmt werden, könnten die Sekunde nicht mehr «nur» bis zu 16 Nachkommastellen genau messen, sondern sogar bis zur 18. Nachkommastelle. Doch das geht eben nur, wenn die Signale zum Vergleich dieser optischen Uhren mit Licht über Glasfasern übermittelt werden.

Auch für andere Disziplinen interessant Das neue Netzwerk könnte übrigens nicht nur für Chemiker und Physiker von Nutzen sein, wie Faist ergänzt. Auch den Erdwissenschaftlern könnte es neue Einsichten ermöglichen. Diese benötigen zwar kein hochpräzises Zeitsignal für ihre Experimente. Doch weil sich bereits kleinste Störungen auf die Frequenz auswirken, könnte man auf diese Weise möglicherweise feine Erschütterungen im Untergrund ausfindig machen, die man mit den bisherigen Messgeräten noch nicht entdecken kann. www.ethz.ch

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Labor

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Labor

Objektive Farbmessung an transparenten Flüssigkeiten

Bestimmung der Färbung von Flüssigkeiten Die objektive Farbmessung ist in vielen Bereichen der Industrie ein zentraler Bestandteil der Qualitätsbewertung.

Die anfangs dieses Jahres erschienene Edition 10.3 der Europäischen Pharmakopöe definiert nun auch neben der weiterhin gültigen visuellen Farbbewertung eine objektive, photometrische Methode 2.2.2 zur Farbbestimmung von transparenten Flüssigkeiten.

Jürgen Möller-Kemsa ¹

¹ Hach Lange GmbH

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Indigo

Violett

Gelb Weiss Purpur

Orange Roth

Grafik: H. Helmholz, Leopold Voss Leipzig 1867

Cyanblau

Grün

Bild 1: Farbentafel nach Hermann v. Helmholtz, 1867.

Grafiken und Bilder: Hach Lange GmbH, J. Möller-Kemsa

Viele pharmazeutische Produkte werden nach der visuellen Farbvergleichs-Methode 2.2.2 der PharmEur bewertet, um diese z. B. entsprechend der Vorgabe einer Monografie zu prüfen oder um Farbveränderungen in der Produktion, der Lagerung oder der Alterungsbeständigkeit zu erkennen. Visuelle Farbvergleiche führen jedoch häufig zu Problemen, da das subjektive Farbempfinden eines einzelnen Menschen stark abhängig ist von den Umfeldbedingungen, den Lichtverhältnissen und seinem psychischen Zustand. Seit vielen Jahren werden daher bereits alternative, validierte photometrische Messtechniken eingesetzt, um objektive und dokumentierbare Farbmessergebnisse zu erzielen.

Die neu erschienene Ed. 10.3 der Europäischen Pharmakopöe definiert und erlaubt jetzt auch eine instrumentelle, photome­ trische Methode der Farbbestimmung, die auf die Erkenntnisse und Prinzipien der Farbmessung zurückgreift. Bereits in der griechischen Antike hatte Aristoteles über die Beschaffenheit des Auges und der Farben philosophiert. Während viele Jahrhunderte später noch Johann Wolfgang von Goethe viele seiner Annahmen und Hypothesen in seiner «Geschichte der Farbenlehre» verteidigte, hatte Isaac Newton bereits 1704 in seiner Publikation «Opticks» sowie später Hermann v. Helmholtz in seinem «Handbuch der physiologischen Optik» von 1867 die Grundlagen für die moderne Farbmetrik geschaffen. Sie waren also neben einigen weiteren Forschern die Wegbereiter für das physikalische optische Verständnis der menschlichen Wahr-

Bild 2: CIE-1931 Normalbeobachter.

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Die Vorteile einer objektiven Farbmessung verbunden mit der Notwendigkeit einer automatisierten Datenverarbeitung eb­ neten jedoch in den vergangenen Jahrzehnten auch der Farbmessung an Flüs­ sigkeiten einen Weg in die Labore der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Die aktuelle Edition 10.3. der Europäischen Pharmakopöe trägt diesem Umstand nun Rechnung und definiert seit Anfang dieses Jahres im Kapitel 2.2.2 «Degree of coloration of liquids» neben den unveränderten visuellen Methoden I+II der Farbbewertung auch eine instrumentelle Methode zur Bestimmung der Färbung von transparenten Flüssigkeiten als neue Methode III. Die instrumentelle Methode III liefert objektivere Daten und lehnt sich dabei bezüglich der Definitionen an die international genormten Standards der Farbmessung an.

Bild 3: Standard-Lichtarten.

nehmung von Licht und Farben. Helmholtz ordnete bereits damals in seiner Farbentafel die Farben in einer Kurve um das Weiss herum an.

Er fand auch heraus, dass das menschliche Auge auf der Netzhaut drei Arten von farbsensitiven Zapfen besitzt, deren spektrale Empfindlichkeiten für Rot (x(λ)), Grün (y(λ)) und Blau (z(λ)) in Bild 2 dargestellt sind.

Vor etwa 90 Jahren flossen seine Forschungen und Erkenntnisse in die ersten Definitionen für eine genormte instrumentelle, photometrische Farbmessung ein.

Die internationale Beleuchtungskommission mit Sitz in Frankreich, die CIE ² , definierte die spektralen Eigenschaften von Lichtquellen und auf Basis der Helmholtz´schen Kurven einen farbmetrischen «Normalbeobachter», welche später in vielen nationalen und internationale Normen und Standards übernommen wurden.

Parallel zur Entwicklung der Farbmetrik wurden aber auch für viele Industriezweige eigene visuelle Farbstandards entwickelt, um z. B. industrielle Produkte zu klassifizieren und eine gewisse Farbqualität und Farbkonstanz zu gewährleisten. So entstanden vor gut einhundert Jahren auch viele visuelle Farbvergleichssysteme, welche mit definierten festen oder flüssi-

² Commission Internationale de l’Eclairage

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gen Farbreferenzstandards (Glasschmelzen oder chemische Flüssigkeiten) eige­ ne, branchen- oder produktspezifische Farbreferenzen wie z. B. die Jodfarbzahl, Hazen/Apha/Platin-Cobalt- oder GardnerFarbzahl definierten und mittels sogenannter Komparatoren die Produkte visuell verglichen wurden. Fast alle visuellen Farbskalen werden noch heute in der Industrie verwendet unter anderem auch, weil sie mittlerweile photometrisch gemessen werden können und die entsprechenden ISO-/ASTM-Normen eine photometrische Bestimmung erlauben.

Die instrumentelle Farbmessung Für die objektive, photometrische Farbmessung sind folgende Parameter definiert: – Lichtart/Observer: C/ 2 °-Normalbeobachter – Wellenlängenbereich: min. 400 bis 700 nm in 10 nm – Farbsystem CIE-L*a*b* und ΔE* – Optischer Aufbau des Photometers: Transmissionsmessung im Durchlicht Ist die Messung der Transmission einer Probe mit einem geeigneten Messgerät (Spektralphotometer) erfolgt, dann können aus den ermittelten spektralen Rein-

Bild 4: Der Farbraum CIE-Lab*.

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Labor

transmissionsgraden die Normfarbwerte XYZ errechnet werden (Gleichungen 1–3): 𝑋𝑋𝑋𝑋 = 𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑘 𝑌𝑌𝑌𝑌 = 𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑘 𝑍𝑍𝑍𝑍 = 𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑘

720𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛

𝑘 (𝑆𝑆𝑆𝑆𝜆𝜆𝜆𝜆 ∗ 𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝜆𝜆𝜆𝜆 ∗ 𝜏𝜏𝜏𝜏𝜆𝜆𝜆𝜆 ∗ Δ𝜆𝜆𝜆𝜆)

𝜆𝜆𝜆𝜆𝜆380𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 720𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛

𝑘 (𝑆𝑆𝑆𝑆𝜆𝜆𝜆𝜆 ∗ 𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝜆𝜆𝜆𝜆 ∗ 𝜏𝜏𝜏𝜏𝜆𝜆𝜆𝜆 ∗ Δ𝜆𝜆𝜆𝜆)

𝜆𝜆𝜆𝜆𝜆380𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 720𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛

𝑘 (𝑆𝑆𝑆𝑆𝜆𝜆𝜆𝜆 ∗ 𝑧𝑧𝑧𝑧𝜆𝜆𝜆𝜆𝑧 ∗ 𝜏𝜏𝜏𝜏𝜆𝜆𝜆𝜆 ∗ Δ𝜆𝜆𝜆𝜆)

𝜆𝜆𝜆𝜆𝜆380𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛

Die Normfarbwerte XYZ (manchmal auch Tristimulus-Werte genannt) bilden jedoch noch keinen rechtwinkligen Farbenraum.

Daher erfolgt eine weitere Umrechnung bzw. Transformation der Farbwerte in den dreidimensionalen, rechtwinkligen CIELab*-Farbenraum.

Die Farbmetrik Der CIE-Lab*-Farbenraum stellt ein dem subjektiven Farbempfinden des Menschen angepasstes, gleichabständiges Farbsystem dar, indem dann auch Farbabstände zwischen zwei Farborten mittels der Farbdifferenzen auf den jeweiligen Achsen als ΔL*, Δa* und Δb* berechnet werden können.

Die CIE-Lab*-Werte werden aus den Normfarbwerten XYZ unter Verwendung der folgenden Gleichungen (4–6) errechnet. Sie sind ebenfalls von der verwendeten Lichtart C und dem 2 °- Normalbeobachter abhängig.

Bild 5: Anzeige CIE-Lab-Wert mit ΔE* Farbabstand.

3

𝐿𝐿𝐿𝐿∗ = 116 ∗ � 3

𝑎𝑎𝑎𝑎∗ = 500 ∗ � 3

𝑌𝑌𝑌𝑌 − 16 𝑌𝑌𝑌𝑌𝑛𝑛𝑛𝑛

𝑋𝑋𝑋𝑋 3 𝑌𝑌𝑌𝑌 −� 𝑋𝑋𝑋𝑋𝑛𝑛𝑛𝑛 𝑌𝑌𝑌𝑌𝑛𝑛𝑛𝑛

𝑏𝑏𝑏𝑏 ∗ = 200 ∗ �

𝑌𝑌𝑌𝑌 3 𝑍𝑍𝑍𝑍 −� 𝑌𝑌𝑌𝑌𝑛𝑛𝑛𝑛 𝑍𝑍𝑍𝑍𝑛𝑛𝑛𝑛

Bild 5: Grafik der Referenzlösungen B1 bis B9.

Die praktische Farbmessung

sionen die Normfarbwerte XYZ nach den Gleichungen (1) bis (3) für die Lichtart C und den 2 °-Normalbeobachter. Anschliessend wird der CIE-Lab*-Wert für diese Probe nach Gleichung 4 bis 6 ermittelt.

Eine Farbdifferenz zwischen einer Probe (P) und eines Bezugs (B) ist durch die Differenzen auf den drei Farbachsen mit ΔL*, Δa* und Δb* eindeutig gekennzeichnet. ΔL* gibt den Helligkeitsunterschied LP * – LB* an, Δa* den Unterschied auf der RotGrün-Achse als aP * – aB* und Δb* die D ifferenz auf der Gelb-Blau-Achse zu ­ bP * – bB* an (vgl. Bild 4).

Der räumliche Farbabstand zwischen zwei Farben, also der zu bestimmenden Testlösung (test solution t) und einer Farbreferenzlösung (reference solution r) wird als Farbdifferenz ΔE* bezeichnet und wird entsprechend der Gleichung (7) berechnet:

Das Photometer ermittelt also die Transmission T(λ) einer Probe in dem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 720 nm in 10 nm Schritten und errechnet aus den Transmis-

Δ𝐸𝐸𝐸𝐸 ∗ = �(𝐿𝐿𝐿𝐿∗𝑡𝑡𝑡𝑡 − 𝐿𝐿𝐿𝐿∗𝑟𝑟𝑟𝑟 )2 + (𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡∗ − 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑟𝑟𝑟𝑟∗ )2 + (𝑏𝑏𝑏𝑏𝑡𝑡𝑡𝑡∗ − 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑟𝑟𝑟𝑟∗ )2

3

𝐿𝐿𝐿𝐿∗ = 116 ∗ � 3

𝑎𝑎𝑎𝑎∗ = 500 ∗ � 3

𝑌𝑌𝑌𝑌 − 16 𝑌𝑌𝑌𝑌𝑛𝑛𝑛𝑛

𝑋𝑋𝑋𝑋 3 𝑌𝑌𝑌𝑌 −� 𝑋𝑋𝑋𝑋𝑛𝑛𝑛𝑛 𝑌𝑌𝑌𝑌𝑛𝑛𝑛𝑛

𝑏𝑏𝑏𝑏 ∗ = 200 ∗ �

𝑌𝑌𝑌𝑌 3 𝑍𝑍𝑍𝑍 −� 𝑌𝑌𝑌𝑌𝑛𝑛𝑛𝑛 𝑍𝑍𝑍𝑍𝑛𝑛𝑛𝑛

Die Verwendung einer anderen Lichtart oder eines anderen Normalbeobachters führt natürlich auch zu anderen CIE-LabMesswerten.

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Die CIE-Lab-Farbwerte der 37 Referenzlösungen (Color Reference Solution = CRS) sind im Messgerät gespeichert und werden sukzessive für die Bestimmung der Farbreferenzlösung mit dem kleinsten Farbabstand ΔE* herangezogen. Die Farbreferenzlösung mit dem kleinsten ΔE* zur Probe wird dann als Ergebnis der Bewertung angezeigt, z. B. B4.

Der Farbabstand ΔE* der Probe beträgt dabei in diesem Beispiel 1,6. Die Probe ist also etwas dunkler als B4 und etwas weniger gefärbt.

Eine optionale Graphikdarstellung der Braunskala mit Anzeige des a*, b*-Farbortes der Probe unterstützt dabei den Anwender in der visuellen Vorstellung und hilft bei der Bewertung und Dokumenta­ tion.

Das Spektralfarbmessgerät Lico 690 der Firma Hach kann aber zusätzlich und gleichzeitig für dieselbe Probe auch eine Klassifizierung nach der US-Pharmakopöe <631> und <1061> sowie der chinesi10/2021

Labor

von 11 mm auf. Die benötigte Probenmenge beträgt 2 ml für die 10 und 11 mm Schichtdicke.

Die Proben sollten für die Farbbewertung optisch klar sein und dürfen keine Trübungen aufweisen. Gegebenenfalls sollten trübe Proben vor der Messung filtriert werden.

Das Einsetzen einer Küvette wird vom Messgerät automatisch erkannt und die Messung wird ohne weiteres Zutun gestartet.

Die 11-mm-Rundküvetten können auch direkt für eine Trübungsbestimmung nach Methode 2.2.1 mit dem Trübungsmessgerät TL2360 von Hach verwendet werden.

schen Pharmakopöe vornehmen. Auch alle anderen visuellen und photometrischen Farbzahlen können je nach Bedarf berechnet und ausgeben werden.

Der Küvettenschacht des Lico 690 nimmt handelsübliche Standardrechteckküvetten mit 10 mm oder 50 mm Schichtdicke oder Hach-Rundküvetten mit einer Schichtdicke

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Bild 7: Photometrischer Aufbau des Spektralfarbmessgeräts Lico 690.

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Medizin

Chemisch stabiles Hydrogel

Pflaster für innere Wunden Wunden im Verdauungstrakt zu verschliessen, ist eine Herausforderung. Forschende der Empa haben daher ein Polymer-Pflaster für den Darm entwickelt, mit dem Verletzungen stabil verklebt und abgedichtet werden können.

Ein geplatzter Blinddarm oder eine lebensgefährliche Darmverschlingung sind Notfälle, die eiligst von Chirurgen versorgt werden müssen. Eine rettende Operation, bei der Gewebe vom Verdauungskanal wieder zusammengefügt werden muss, birgt allerdings einige Risiken. Denn alles, was im Magen-Darmtrakt stetig Richtung Aussenwelt befördert wird, gehört auch tatsächlich dorthin – und sollte keinesfalls ins Innere der Bauchhöhle gelangen. Ätzende Verdauungssäfte und keimbeladene Nahrungsrückstände könnten eine Bauchfellentzündung oder sogar eine tödliche Blutvergiftung (Sepsis) auslösen.

Nadel und Faden allein sind allerdings nicht unbedingt das ideale chirurgische Werkzeug, um zwei Darmstücke aneinander zu fügen – schliesslich würde man auch eine lecke Milchtüte nicht zunähen wollen. Empa-Forschende haben daher jetzt ein Pflaster entwickelt, das zwei aneinandergenähte Darmstücke stabil abdichtet und somit gefährliche Lecks verhindert.

Gefürchtete Komplikationen Die Idee, vernähtes Gewebe in der Bauchhöhle mit einem Pflaster zu versiegeln, ist bereits im Operationssaal angekommen.

Nachdem sich aber erste derartige Produkte als schlecht verträglich oder gar giftig herausstellten, sind diese Pflaster heutzutage aus bioabbaubaren Eiweissen. Das Problem: Der klinische Erfolg ist nicht immer optimal und variiert je nach verklebtem Gewebe. Denn die Eiweisspflaster sollen vor allem den Heilungsprozess unterstützen, lösen sich jedoch beim Kontakt mit Verdauungssäften zu schnell auf und halten

¹ Empa

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Bild: Empa

Andrea Six ¹

Patentiert: Das Team um Inge Herrmann (hier im Bild) und Alex Anthis hat ein HydrogelPflaster entwickelt, das Operationswunden stabil abdichtet.

nicht immer dicht. «Leckagen nach Bauchoperationen gehören auch heute noch zu den besonders gefürchteten Komplikationen», erklärt Forscherin Inge Herrmann, die auch die Professur für Nanopartikuläre Systeme an der ETH Zürich bekleidet.

Das Team um Herrmann und Alexandre Anthis vom «Particles-Biology Interactions»Labor der Empa in St. Gallen suchte deshalb gemeinsam mit Andrea Schlegel, Chirurgin am «Queen Elizabeth University Hospital» in Birmingham nach einem Material, das Darmverletzungen und Operationswunden zuverlässig abdichtet. Fündig wurden sie bei einem synthetischen Kompositmaterial aus vier Acryl-Substanzen, die ein chemisch stabiles Hydrogel bilden. Zudem vernetzt sich das Pflaster aktiv mit dem Darmgewebe, bis keine Flüssigkeit mehr durchkommt. Diese neuartige Technologie konnten die Forschenden bereits erfolgreich patentieren lassen. Die Quadriga aus Acrylsäure, Acrylsäuremethylester, Acrylamid und N,N′-Methylenbisacrylamid arbeitet dabei in perfekter Synergie, da jede Komponente mit einer spezifischen Eigenschaft zum Gesamtwerk beiträgt: eine stabile Bindung an die Schleimhaut, die Ausbildung von Netzwerken, die Stabi-

lität gegenüber Verdauungssäften und Wasserdichtigkeit.

Massgeschneiderte Pflaster In Laborexperimenten zeigten die Forschenden, dass das Polymersystem die Erwartungen erfüllt. «Die Haftfähigkeit ist bis zu zehnmal höher als bei herkömmlichen Klebematerialien», sagt Anthis. «Weitere Analysen ergaben zudem, dass unser Hydrogel das Fünffache der maximalen Druckbelastung im Darm aushält.» Und im Design des Materials liegt seine massgeschneiderte Wirkung: Der gummiartige Verbundstoff reagiert selektiv mit Verdauungssäften, die aus Darmwunden entweichen könnten, quillt auf und schliesst umso dichter. Der kostengünstige, bioverträgliche Superkleber, der zu einem Grossteil aus Wasser besteht, könnte auf diese Weise Spitalaufenthalte verkürzen und Gesundheitskosten einsparen. Alexandre Anthis plant daher bereits die nächsten Schritte Richtung klinische Anwendung des neuen Wundpflasters: «Wir sind gerade dabei, ein Start-up zu gründen, um dieses innovative Material zur Marktreife zu bringen.» www.empa.ch 10/2021

Bilder: MCH Messe Basel

Ver anstaltungen

Die Ilmac denkt in anderen Dimensionen: Die Online-Plattform Ilmac Community erweitert die Vor-Ort-Veranstaltung und fördert so die Vernetzung der Branche im Netz

Einmalig live und online immer aktuell

Die Ilmac findet das ganze Jahr statt Eine Digitalisierungswelle durchdringt die Schweizer Fachmesse für Labor- und Prozesstechnologie Ilmac. Diese bietet neben dem Live-Event, das vom 19. bis 21. Oktober 2021 in Basel stattfindet, neue Online-Plattformen an.

Dabei handelt es sich aber nicht etwa um Hybrid-Angebote der eigentlichen Messe – nein. Das Messeerlebnis wird neu definiert. Was es mit diesen Plattformen auf sich hat, lesen Sie hier.

Verbote kurbeln Innovationen an. So in etwa äusserte sich kürzlich eine deutsche Politikerin. Etwas Wahres liegt aber durchaus in dieser Aussage. Die Fachmesse für Labor- und Prozesstechnologie Ilmac ist keine klassische Messe mehr. Sie ist eine multifunktionale Plattform geworden. Im Herzen bleibt sie eine Live-Messe. Doch sie will jeder Praktikerin und jedem Praktiker der Branche mehr bieten. Neben der eigentlichen Messe betreibt der Veranstalter neuerdings zwei Online-Plattformen.

Die eine dient dem Besucher zur Vorbereitung auf die Messe: Wer stellt aus? Welche Neuheiten durchdringen den Markt? Was gibt es Relevantes in welchem Bereich und wo finde ich den richtigen Ansprechpartner? Diese «Event-Plattform», wie sie die Ilmac nennt, präsentiert sich direkt auf der Website der Messe (www.ilmac.ch).

Der eigentliche Clou ist jedoch die zweite Plattform: die Ilmac Community (www. community.ilmac.ch). Sie wird das Messeerlebnis komplett neu definieren.

Eine neue Community entsteht Einen Tag nachdem die Messe ihre Tore am 19. Oktober geöffnet hat, wird die Il10/2021

mac Community aktiv. Alle Fachpersonen – egal ob sie nun die Messe besuchen werden oder nicht – können sich bereits jetzt auf der Ilmac Community registrieren.

Diese Plattform liefert zusätzliche anwenderspezifische Informationen. Sie begleitet die Anwender der Branche bis zur nächsten Ilmac und hält sie immer auf dem Laufenden. Das Wichtigste: Das CommunityMitglied wählt selbst, welche Themen, welche Firmen und welche Produkte ihn wirklich interessieren. Die Ilmac versendet individualisierte Newsletter, sobald es relevante Blogs und Artikel zum spezifischen Thema auf der Plattform gibt. Der zeitliche Abstand zum nächsten Newsletter beträgt mindestens 14 Tage.

Auf diese Weise bietet die Ilmac 2021 wirklich allen eine neuartige Informationsquelle, die den Zeitgeist der gesamten Branche in der Schweiz abbildet.

Transparenz: Die ChemieXtra ist Hauptmedienpartnerin der Fachmesse Ilmac. www.ilmac.ch TOSOH_Ins_58x90_4c_Layout 1 20.12.12 07:47 Seite

DISCOVER NEW SOLUTIONS FOR LIQUID CHROMATOGRAPHY

Roger Bieri

Die Messe denkt in erweiterten Dimensionen Andere Fachmessen setzen auf ein Hy­ bridangebot. Die Messe wird quasi direkt auf eine Website transferiert. Bei der Ilmac ist dies anders. Die Ilmac Community ersetzt die Live-Messe nicht. Sie ist eine Ergänzung, die die Vorzüge des Internets nutzt: Sie ist rund um die Uhr aktiv. Sie ist massgeschneidert und passiv: Nur die Informationen, die der User will, erhält er auch in Form eines Newsletters.

C

P

Gewerbestrasse 10 14CH-4450 Sissach Geissbrunnenweg · CH-4452 Itingen BL Fax061 +41971 61 971 83 45 Tel. 971 Tel.+41 06161 971 83834444· Fax 83 45 E-Mail: E-Mail:info@sebio.ch info@sebio.ch ·www.sebio.ch www.sebio.ch •

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Ver anstaltungen

Infos zur Ilmac Datum, Ort und Öffnungszeiten Ilmac 2021 Datum

Uhrzeit

Dienstag, 19. Oktober 2021

9.00 bis 17.00 Uhr

Mittwoch, 20. Oktober 2021

9.00 bis 18.30 Uhr

Donnerstag, 21. Oktober 2021

9.00 bis 17.00 Uhr

Spezielles

Networking Event (17.00 bis 18.30 Uhr)

Alle Aussteller befinden sich in der Halle 1.0 der Messe Basel.

Datum, Ort und Öffnungszeiten Pharma Logistics Days 2021 Datum

Uhrzeit

Mittwoch, 20. Oktober 2021

9.00 bis 18.30 Uhr

Donnerstag, 21. Oktober 2021

9.00 bis 17.00 Uhr

Die Pharma Logistics Days finden parallel zur Ilmac statt. Auch die Logistikspezialisten stellen in der Halle 1.0 aus.

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ILMAC EXPONAT AerationSystem für Zellkultivierungen

Das AerationSystem (bestehend aus Aera­ tionCaps und GasDivider) ist das neue Begasungssystem von Kühner. Dieses System und die Gasmischstation FlowCon ermöglichen dem Anwender, erfolgreich anspruchsvolle und empfindliche Zellkulturprozesse durchzuführen – auch in Schüttelinkuba­ toren ohne Feuchte- und O2/CO2 -Rege ­lung. Die Gasmischstation liefert exakt die gewünschte Gaszusammensetzung und -flussrate, während das Begasungssystem den Gasstrom befeuchtet und gleichmässig auf die angeschlossenen Schüttelkolben verteilt. Die Verdunstung aus den Schüttelkolben wird deutlich reduziert, was vor allem bei sehr langen Kultivierungszeiten (wie bei Zellkulturen) von Vorteil ist und zu einer erfolgreichen Kultivierung beiträgt. Mit der Gasmischstation lässt sich nicht nur eine erhöhte CO2 -Konzentration einstellen, auch die Erniedrigung der Sauerstoffkonzentration bis zur sauerstofffreien Umgebung durch die Verwendung von Stickstoff ist möglich. Die Verwendung einer Gasmischstation eröffnet die Möglichkeit, Kultivierungsprozesse mit den unterschiedlichsten Anforderungen durchzuführen, beispielsweise Stammzellkultivierungen, die eine Umgebung mit 5 % O2 benötigen oder anaerobe Prozesse, die in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt werden. Ein grosser Vorteil ist, dass das Öffnen der Inkubatortür die Gaszusammensetzung in den Kolben nicht beeinflusst, wenn sie am Begasungssystem angeschlossen sind.

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Adolf Kühner AG Dinkelbergstrasse 1 CH-4127 Birsfelden Telefon +41 61 319 93 93 office@kuhner.com www.kuhner.com

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Anton Paar – Great people, Great instruments

Anton Paar entwickelt, produziert und vertreibt hochpräzise Laborinstrumente und Prozessmesssysteme sowie massgeschneiderte Automations- und Robotiklösungen.

Das Unternehmen ist globaler Marktführer auf den Gebieten der Dichte- und Konzentrationsmessung, der Rheometrie und der CO2 -Messung. Anton Paar bietet auch das weltweit umfassendste Portfolio für Partikelcharakterisierung aus einer Hand mit passenden Instrumente für die Bestimmung all Partikel Parameter (Partikelgrösse, Porengrösse, Form der Partikel, interne Struktur, Zetapotenzial, spezifische Oberfläche, Dichte und mehr). Über 3400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sorgen am Hauptfirmensitz in Graz, an weiteren 9 produzierenden Standorten sowie in den 33 Vertriebsniederlassungen dafür, dass Anton Paar-Produkte ihrem guten Ruf weltweit gerecht werden. Die Kernkompetenz von Anton Paar – Präzisionsfertigung – sowie der enge Kontakt zur Wissenschaft bilden die Grundlage für die Qualität der Präzisionsgeräte.

Die Anton Paar GmbH garantiert durch ein starkes Vertriebsnetz weltweit ihren Kunden raschen Support in Applikationsfragen und Servicefällen. Eigentümerin der Anton Paar GmbH ist die gemeinnützige Santner Privatstiftung.

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Anton Paar Switzerland AG Pulverhausweg 13 CH-5033 Buchs (AG) Telefon +41 62 745 16 80 Info.ch@anton-paar.com www.anton-paar.com

Bewährte Technologie im neuen Gewand

Sechs Millionen Mal ist der Liquiphant weltweit installiert. Er gilt als einer der zuverlässigsten Grenzstanddetektoren in Industrie­ anlagen. Die neuste Gerätegeneration macht sich bereit für die Industrie 4.0.

Prozesssensoren 4.0 In der Technologie-Roadmap zu den «Prozesssensoren 4.0» fordert die NAMUR, dass ein zweiter, mobiler Weg zur Kommunikation mit dem Sensor aufgemacht wird, der Sensor Informationen zur vorbeugenden Wartung und Prozessoptimierungen liefert und dass Produktinformationen wie Handbücher oder Zertifikate jederzeit mobil vor Ort verfügbar sind. Mit der neusten Generation des Liquiphant kommunizieren Betreiber mittels Bluetooth Technology ® und der SmartBlue App von Endress+Hauser zusätzlich mit dem Sensor. Über die App sind sämtliche Produktund Diagnosedaten verfügbar, die vorher nur sehr umständlich ermittelbar waren.

Einfachheit Der Liquiphant findet seinen Einsatz in Lagertanks, Behältern und Rohrleitung zur Grenzstandmessung von jeglichen Flüs­ sigkeiten. Der Liquiphant ist bereits nach IEC 61508 und dem Prinzip «Safety by Design» entwickelt und damit für den Einsatz in SIL2 und SIL3 Anwendungen konzipiert.

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Endress+Hauser (Schweiz) AG Kägenstrasse 2 CH-4153 Reinach Telefon +41 61 715 75 75 Fax +41 61 715 27 75 info.ch.sc@endress.com www.ch.endress.com

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ILMAC EXPONAT ThermoDesorber TD 3.5+

Die Thermodesorptions-GC/MS Analytik (Thermal Desorption) erfolgt ohne Lösemittel und erfüllt damit Kriterien einer grünen Analytik. Das GERSTEL-TD 3.5+ basiert auf 3,5-Zoll-TD-Röhrchen aus Glas oder aus Stahl, wie häufig in Standardmethoden verlangt. Das Pluszeichen impliziert, dass GERSTEL-Plus-Röhrchen mit 20 Prozent mehr Sorbensmaterial eine erhöhte Kapazität bieten, um Nachweisgrenzen zu verbessern und die Wiederfindung sehr flüchtiger Stoffe (VVOCs) zu steigern. Das TD 3.5+ lässt sich erweitern durch das Dynamic-Headspace-System (DHS 3.5/DHS Large) für die vollautomatische Bestimmung, u. a. von Aromen in Nahrungsmitteln und Getränken sowie von Materialemissionen oder Restlösemitteln in festen oder flüssigen Proben. Diese werden in inerten Behältern mit einem Volumen von zwischen 10 ml und 1 L unter definierten Bedingungen konditioniert. Extraktion und Anreicherung sowie die Aufgabe der Analyten in das GC/MS erfolgen automatisiert unter Einsatz des MultiPurposeSamplers (MPS) und der MAESTRO-Software. Zu Kalibrier- und Qualifizierungszwecken lassen sich Sorptionsröhrchen automatisiert mit Standards dotieren.

Halle A1 Stand 123

Gerstel AG Wassergrabe 27 CH-6210 Sursee Telefon +41 41 9 21 97 23 Fax +41 41 9 21 97 25 gerstelag@ch.gerstel.com

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Dried-Blood-SpotAutosampler DBSA

Die Analyse trockener Blutstropfen (DriedBlood-Spots, DBS) kann eine Alternative zur Untersuchung von Blutserum sein. Wenige Tropfen genügen für aussagekräftige Analysen. Die Probe, durch einen Piks aus der Fingerbeere gewonnen, wird auf DBS-Karten aus Cellulose appliziert, bei Raumtemperatur gelagert und zur Analyse gegeben; Postversand ist möglich. Extrahiert und für die nachfolgenden Schritte der Probenvorbereitung und Analyse bereitgestellt werden die zu bestimmenden Stoffe, indem eine definierte Fläche des BloodSpots mit Lösungsmittel (Flow Through Desorption, FTD) durchflossen wird. Der Lösungsmittelbedarf ist minimal. Maximale Effizienz erreicht der Anwender durch die Automatisierung der DBS-Analytik. Eine leistungsfähige Gesamtlösung (DBS-A) hat GERSTEL in Kooperation mit Spark Holland entwickelt. Gekoppelt an ein HPLC-MS/ MS-System, kommt die Gerätekombination auf Basis des MultiPurpose-Samplers (MPS) u. a. in pharmazeutischen Laboratorien zur Anwendung, ebenso in einem weltweit führenden Anti-Doping-Laboratorium. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen zudem den Nutzen der DBS-A zur Probenvorbereitung für die immunologische Bestimmung von SARS-CoV-2-Antikörpern.

Objektive Farbmessung nach EuPhar 2.2.2

In der aktuellen Ausgabe der Europäischen Pharmakopöe 10.3, gültig seit dem 1. 1. 2021, wird zum ersten Mal die instrumentelle Farbbeurteilung an transparenten Flüssigkeiten offiziell zugelassen. Die Methode, implementiert als Methode III, hat den wesentlichen Vorteil gegenüber der nach wie vor zugelassenen visuellen Methoden I & II, dass die Beurteilung objektiv erfolgt. Hach bietet mit dem Lico690 die instrumentelle Farbbeurteilung nach EuPhar 2.2.2 schon in der fünften Gerätegeneration an. Mit dem spektralen VIS Photometer können neben der EuPhar auch die Farbzahlen nach der US Pharmacopeia (USP), Chinese Pharmacopeia (CP) sowie 15 weitere normierte Farbzahlen wie APHA (Hazen) und Gardner ausgewertet werden.

Das Lico690 erfüllt die EuPhar 2.2.2 Spezifikationen sowie die Anforderungen bezüglich der Daten Integrität (DI). Über einen intuitiv bedienbaren Touchscreen können Proben ab 0,5 ml Volumen einfach und objektiv in Einmal-Vials bestimmt werden. Für das Lico690 System kann zudem eine dokumentierte Equipment Qualification mit zertifizierten Standards nach EuPhar angefordert werden.

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SyrDos – Pumpe für Chemie, Präzision & Druck

Für Ihre Anwendung das richtige Produkt • Hettich: Zentrifugen, Lösungen für Robotikanlagen, Inkubatoren, Evaporatoren • Memmert: Wärme- / Trocken- / Klima- / Brut- sowie Vakuumschränke, Wasserbäder • B Medical: Labor- / Medikamenten- / BlutkonservenKühlschränke • Helmer: Blutbeutel-Auftaugeräte / ThrombozytenSchaukeln • Delta T: Transportsysteme, Isolierbehälter Wir bieten: • Anwenderspezifische Beratung • Transport, Inbetriebnahme sowie Instruktion der Geräte ist inkludiert • Vollgarantie (inkl. Teile-, Anfahrts- und Arbeitskosten) • Eigenes Service-Team mit viel Know-How sowie rasche Reparaturausführung durch Ersatzteillager • ISO:13485 und ISO:9001 Zertifizierung

Neben den Hettich Zentrifugen und Brutschränken vertreiben wir Kühlgeräte und bieten Service für die folgenden Marken: vonWirBvertreiben Medical Systems und Helmer. Dabei sind wir besonders auf Lösungen für Pharma, Chemie und Biotechnologie spezialisiert. Die Transportsysteme von delta T runden unser Portfolio ab.

Zusätzlich bieten wir Ihnen Wärmetechnik aus dem Hause Memmert an.

Die neuen Konstantklima-Kammern HPPeco erreichen Bestwerte bei der Energieeffizienz.

Dabei punkten Sie mit einer extrem homogenen und stabilen Temperaturverteilung für garantiert reproduzierbare Ergebnisse über lange Zeiträume. Kurze Erholzeiten nach dem Öffnen der Türe tragen zur Benutzerfreundlichkeit bei und unterstützen Sie im Laboralltag.

Die Hettich AG vertreibt und bietet Service für Zentrifugen, Inkubatoren, Wärme- und Trockenschränke, Klimakammern sowie Kühl- & Gefrierschränke und Transportboxen. Wir sind ISO 13485 und ISO 9001 zertifiziert und produzieren Evaporatoren sowie eine Waschzentrifuge in Bäch SZ.

Ob für Forschung, Produktion, Materialtests oder vieles mehr – bei Berghof findet sich das geeignete Produkt für Sie; vom Mini-ReWir freuen uns auf Ihren Besuch an der in Basel (19.-21.

Oktober 2021) in der hin Halle zum 1 an unserem Stand aktor 25 ml bis 20-Liter-Reaktor mit E171. oder ohne PTFE-Auskleidung.

Hettich AG | Seestrasse 204a | 8806 Bäch SZ Reaktoren sind sicher, robust, +41Die 44 786 80 20 | info@hettich.ch

langlebig, einfach in der Handhabung und individuell konfigurierbar.

Jeder Reaktor wird mit Prüfzertifikat ausgeliefert – selbstverständlich können Sie Ihre Reaktoren auch jährlich durch uns prüfen lassen.

Mit mehr als 50 Jahren Erfahrung bietet Berghof eine umfassende Kompetenz in der Entwicklung und Herstellung von Aufschluss- und Reaktorsystemen. Gemeinsam mit unseren Kunden aus Industrie, Forschung und Universitäten entwickeln wir intelligente Gerätekonzepte für Prozesse bei hohen Temperaturen und Drücken – Knowhow von dem Sie als Kunde profitieren können.

Die Philosophie der Berghof Products + Instruments GmbH und der Hil-Trade GmbH lassen sich prägnant zusammenfassen: Unseren Kunden einen Mehrwert bieten.

Wir freuen uns, Sie in Halle 1.0 an unserem Stand E171 persönlich zu begrüssen.

Halle 1.0 Stand A137

Halle 1.0 Stand E171

Hettich AG Seestrasse 204a CH-8806 Bäch SZ Telefon +41 44 786 80 20 sales@hettich.ch www.hettich.ch Aussenstelle im Kanton VD Telefon +41 44 786 80 26

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Hil-Trade GmbH Dorfstrasse 26 CH-8902 Urdorf Telefon +41 44 777 17 29 info@hiltrade.ch www.hiltrade.ch

Die präzisen Antriebe der SyrDos-Spritzenpumpen ermöglichen pulsationsarmes Dosieren bei Drücken von bis zu 90 bar.

Das patentierte Dichtungssystem bewirkt unübertroffene Medienbeständigkeit (Variante bis 30 bar: Borosilikatglas, PTFE und PCTFE in Medienkontakt, darüber auch Al2O3 und PEEK).

Dank der integrierten Steuerung ist es als eigenständiges Gerät betreibbar.

Ihr volles Potenzial entfaltet die Pumpe über die RS-232-Schnittstelle. So wird die Pumpe fernsteuerbar und ermöglicht zahlreiche Regelungsszenarien (pH, Konzentration, Viskosität, u. v. m.). Dies kann z. B. mit einer SPS oder der günstigen und kompakten LabBox (labbox.hitec-zang.de) erfolgen.

Eigenschaften: – Hoher Dosierdruck (je nach Modell geprüft bis 90 bar) – Förderraten: 0,32 µl/min bis 150 ml/min – Höchste chemische Beständigkeit – Zahlreiche Dosiermodi: Raten, Mengen, Tandem . . .

– «standalone» und ferngesteuert betreibbar Typische Anwendungen: – Präzise (volumetrische) Dosierung – Mikrofluidik- und Flow-Chemie-Anwendungen – pH-Regelung, auch mit konzentrierten Säuren – Nachregelung der Elektrolytkonzentration in elektrochemischen Prozessen Wenden Sie sich einfach an die Applika­ tionsexperten von HiTec Zang zur Besprechung Ihrer Anwendung.

Halle 1.0 Stand C185

HiTec Zang GmbH Ebertstrasse 28-32 D-52134 Herzogenrath Telefon +49 2407 / 910 100 info@hitec-zang.de www.hitec-zang.de

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ILMAC EXPONAT Dosierpumpen für hochviskoses Material

Laborflaschen aus der Kreislaufwirtschaft

An der diesjährigen ILMAC in Basel präsentiert Semadeni erstmals die CircularLine, die ersten Laborflaschen aus nachhaltigem PE-LD mit über 30 % Recyclinganteil aus erneuerbaren Rohstoffen. Sie sind eine ressourcenschonende Alternative und die ersten Laborflaschen, die aus der Kreislaufwirtschaft kommen. Zudem werden weitere Kunststoffprodukte aus Rezyklaten wie rPP, rPE, rPET und Ocean Plastic ausgestellt.

Unsere variable Vakuumfiltrationsrampe Flex Vac Pro wird auf Kundenwunsch zusammengestellt. In erster Linie wird sie im Bereich der Mikrobiologie eingesetzt, vor allem in der Getränke- und Trinkwasseranalytik.

Mit der Flex Vac Pro von Sebio lassen sich Serienfiltrationen einfach und schnell durchführen. Die Variation der Systeme kennt praktisch keine Grenzen. Die Anzahl der Absaugplätze, die Trichtergrösse und die Art der Anschlussteile ist variabel und wird auf Kundenwunsch zusammengestellt.

Aufgrund der unterschiedlichen Kundenbedürfnisse der letzten Jahre haben wir eine Testrampe herstellen lassen mit den unterschiedlichen Möglichkeiten. Bei Interesse können Sie sich gerne bei uns melden und wir bringen Ihnen die Testrampe vorbei, damit Sie diese bei Ihnen vor Ort testen können.

Ergänzend dazu stellt Semadeni einen bunten Mix aus bewährten Artikeln aus, die täglich in Labors eingesetzt werden. Darunter sind verschiedene Probendosen und Flaschen, aber auch vielfältige Produkte rund um das Thema Dosieren, Messen und Liquid Handling, wobei Messbecher, Racks, Tubes und andere Hilfsmittel unerlässlich sind.

Technische Daten – Standardversionen als 1er, 3er, 6er oder 10er Station erhältlich – Trichtergrössen 100 ml, 250 ml oder 500 ml – Stützsieb in 25 mm oder Stahlfritte in 50 mm Durchmesser erhältlich (weitere Durchmesser auf Anfrage möglich) – Autoklavierbar

Die Herstellung von aktiven pharmazeutischen Wirkstoffen, kurz API, ist anspruchsvoll. Voraussetzung für Herstellung und Verarbeitung sind präzise Dosiertechniken, wie Mikropumpen von HNP Mikrosysteme.

APIs sind wässrige bis ölige Substanzen und müssen schonend verarbeitet werden. Die Mikroverkapselung ist ein geeignetes Verfahren, um APIs vor vorzeitiger Freisetzung zu schützen und die Bioaktivität zu erhalten.

Das Kapselmaterial weist meist eine Viskosität von über 10 000 mPas auf. Die geförderte Menge liegt im Bereich weniger Mikroliter pro Minute bis hin zu 140 ml/ min. Die Präzision der Förderung ist ausschlaggebend für die Qualität. Die Toleranz liegt bei ±1 %. Für diese Aufgabe eignen sich aufgrund der hohen Viskosität Hochleistungspumpen von HNPM wie die mzr6305 und die mzr-11508. Beide Pumpen können beheizt und mit Zusatzgetriebe ausgestattet werden.

Für die Förderung und präzise Dosierung kleinster Flüssigkeitsmengen produziert HNPM weitere Pumpen und Dosiersysteme.

Volumenströme von 1 µl/h bis 1152 ml/min werden erreicht. Einsatzbereiche sind Analytik, Laborautomation, Maschinen- und Anlagenbau, Kosmetik, chemische und pharmazeutische Produktion.

Neben den Standardprodukten ist Semadeni auch Ansprechpartner für individualisierbare Labormöbel aus Kunststoff wie zum Beispiel Laborkapellen, Chemikalienschränke oder Spültische.

Semadeni freut sich auf den persönlichen Austausch an der ILMAC in Basel.

Halle 1.0 Stand A171

HNP Mikrosysteme GmbH Bleicherufer 25 D-19053 Schwerin Telefon +49 385 52190-300 info@hnp-mikrosysteme.de www.hnp-mikrosysteme.de

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Flex Vac Pro

Halle 1.0 Stand A151

Semadeni AG Tägetlistrasse 35-39 CH-3072 Ostermundigen Telefon 031 930 18 18 Fax 031 930 18 28 info@semadeni.com www.semadeni.com

Service & Dienstleistungen – Benötigen Sie neue Stahlfritten, PTFE-Dichtungen oder Kugelventile, kontaktieren Sie uns – wir beraten Sie gerne.

– Alle Teile zu den Filtrationssystemen sind einzeln erhältlich.

– Aus unserem Produktportfolio bieten wir Ihnen gerne die passenden Filterpapiere oder Membranfilter an.

Halle 1.0 Stand C161

SEBIO GmbH Gewerbestrasse 10 CH-4450 Sissach Telefon +41 61 971 83 44 Fax +41 61 971 83 45 info@sebio.ch www.sebio.ch

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ILMAC EXPONAT Flaschenaufsatz-Dispenser und Service Center

Calibrex™ Dispenser Die Modelle von Socorex sind robust und verfügen über eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit. Zwei Ausführungen decken folgende Volumenbereiche ab: 0,1–1, 0,25–2,5, 0,5–5, 1–10, 2,5–25, 5–50 und 10–100 ml.

– CalibrexTM organo 525 mit geschliffenem Keramik- oder Glaskolben, für organische Stoffe und nicht kristallisierende Lösungen.

– CalibrexTM solutae 530 mit PFA beschichtetem Keramik- oder Glaskolben, für Säuren und Basen sowie salinen Lösungen.

Kein Werkzeug für die Wartung nötig. Alle Modelle sind bei 121 °C autoklavierbar.

Zwei Jahre Garantie.

Eine neue Dimension in der Fluidverbindung

Stäubli entwickelt innovative Verbindungslösungen speziell für die hohen Anforderungen der Bereiche Pharma, Bio-Tech, Kosmetik, Chemie, Medizin und Lebensmittel.

Ob Monokupplungen für Flüssigkeiten und Gasen, elektrische Steckverbinder, Multikupplungssysteme für alle Energiequellen: Unsere Lösungen verbessern die Zuverlässigkeit, Effizienz, Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit der Maschinen, steigern damit die Produktivität und garantieren die Sicherheit der Anwender und Gütern.

Wir freuen uns auf Sie an der ILMAC! Ihr Stäubli-Team

Sicheres Scale-up vom Labor zur Produktion Risiken abschätzen und Worst-Case Szenarien simulieren Mehr Infornter: mationen u h.com/ www.netzsc rity processsecu

Service Center für alle Marken Ob Standard-Reparatur oder Service gemäss GLP-Anforderungen, das Socorex Service Center bietet Wartungen und Kalibrationen für Pipetten und Dispenser aller Marken an.

Der Service wird in drei bis fünf Werktagen – oder in nur 48 h beim «Express Service» – effizient durchgeführt. Kalibrationen gemäss ISO 17025 mit akkreditiertem Zertifikat auf Anfrage ausführbar.

Halle 1.0 Stand E154

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

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Halle 1.0 Stand E169

Differential Scanning Calorimetry (DSC)

Accelerating Rate Calorimetry (ARC)

Stäubli AG Seestrasse 280 CH-8810 Horgen Telefon +41 (0)43 244 22 33 connectors.ch@staubli.com www.staubli.com

Kontakt: Bernhard Sauseng rograz@netzsch.com www.netzsch.com 37

Bilder: Endress+Hauser (Schweiz) AG

FIRMEN BERICHTEN

Sensoren mit der Memosens-Technologie lassen eine Kalibrierung und Justierung fernab der Messstelle im Labor zu.

Einfach, sicher und vernetzt

Sensoren einer neuen Generation Endress+Hauser wurde mit der Einführung der Memosens-Sensoren der 1. Generation im Jahr 2004 und der im Jahr 2008 erfolgten Patenterteilung zum Vorreiter für digitale Messgeräte und Lösungen in der Flüssigkeitsanalyse. Hinter Memosens 2.0 verbirgt sich die zukunftsfähige Evolution der Memosens-Technologie unter Beibehaltung aller bekannten und bewährten Vorteile. So können Anwender Konzepte der Industrie 4.0 nun auch in der Praxis der Flüssigkeitsanalyse angehen.

Dr. Dagmar Bracht ¹, Dr. Martin Freudenberger ¹, Florian Kraftschik ², Dr. Einar Möller ² Die Memosens-Technologie steht für die Digitalisierung der Messwerte direkt im Sensorkopf. Dort können die Daten dann für interne Sensordiagnosen verwendet, im Sensor gespeichert und kontaktlos als digitale Signale zum Kabel und weiter zum Messumformer übertragen werden. Die Vorteile dieser bewährten Technologie und damit der Nutzen für die Anwender sind vielfältig.

Einfache digitale Datenübertragung Der Vorteil der Memosens-Technologie ist es, dass digitalisierte Messwerte und Sen¹ Endress+Hauser Liquid Analysis ² Endress+Hauser Deutschland

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2.0 sorgen auch in schwierigen, dynamischen Messumgebungen für hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit.

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FIRMEN BERICHTEN

sorinformationen kontaktlos vom Sensor zum Kabel und als digitales Signal bis zum Messumformer übertragen werden. Die Auswahl der Komponenten einer Messstelle ist einfach, da die Liquiline-Transmitter den angeschlossenen Sensortyp selbständig erkennen. Ein parameterspezifischer Transmitter muss hierbei nicht ausgewählt werden. Auch in Sachen Kalibrierung sind die Sensoren einfach handzuhaben: Mit der Memosens-Technologie sind keine Feldkalibrierungen mehr notwendig, sondern die Kalibrierung der Sensoren kann einfach und sicher im Labor oder in der Werkstatt durchgeführt werden. Möglich macht dies die Speicherung der relevanten Daten im Sensorkopf. So können auch vorkalibrierte Sensoren parameterübergreifend per Plug-and-play eingesetzt werden.

Generell ist der Betrieb der MemosensSensoren durch schnelle Inbetriebnahme und einfach Wartung unkompliziert und kostensparend.

gnostizieren. Weil die neuen Sensoren die letzten acht Kalibrierungen/Justagen im Sensorkopf speichern können und auch die Daten der Werkskalibrierung dauerhaft gespeichert sind, haben sie ihren «digitalen Lebenslauf» immer dabei. Die Analyse dieser Daten vereinfacht dem Anwender die Bewertung des Sensorzustands. Dies funktioniert auch, wenn Anwender ihre eigenen Werkskalibrierungen durchführen und diese Daten auf dem Sensorkopf speichern wollen, etwa weil zur Kalibrierung andere Puffer verwendet werden sollen.

Die Sensoren Memosens 2.0 können ebenfalls in Verbindung mit LiquilineMessumformern oder unter Zuhilfenahme der Field Xpert Tablet PCs in das IIoT-Ökosystem Netilion von Endress+Hauser integriert werden. Dort können die Sensorund Diagnosedaten mithilfe verschiedener Anwendungen ausgewertet werden, was künftig präzise Voraussagen über den Zustand der Sensorik und über etwaigen Wartungsbedarf zulässt.

Derweil ist die neue Memosens-Generation vollständig rückwärtskompatibel, so

Materialemissionen Oberflächenwasser mit Sediment

Mikroplastik

3-MCPD & MOSH/MOAH

Aroma- und Duftstoffe

Sicherheitsplus für Produktion und Wartung

Der neue ODP 4

täglich von 9-17 Uhr

Die kontaktlose Signalübertragung der Memosens-Sensoren funktioniert sehr zuverlässig, da durch die induktive, digitale Si­ gnalübertragung keine Feuchtigkeits- und EMV-Probleme entstehen. Weiter werden fehlende Verbindungen zwischen Sensoren und Messumformern aktiv angezeigt, so dass Fehler schnell behoben werden können, was die Prozesssicherheit steigert.

Auch die Arbeitssicherheit für das Personal steigt durch die Technologie erheblich: Weil Sensoren schnell ausgetauscht werden können, hilft Memosens massgeblich dabei, die Aufenthaltszeit des Wartungspersonals in gefährlichen Umgebungen zu verringern.

DHS 3.5: viermal mehr Adsorbens für eine bessere Wiederfindung

GERSTEL-Lösungen, hautnah In der Automatisierung der GC/MS- und LC/MSProbenvorbereitung sowie der ThermodesorptionsGC/MS zählt GERSTEL zu den führenden Anbietern.

Neben leistungsstarken Lösungen bieten wir Ihnen einen umfangreichen, kompetenten technischen und applikativen Service und Support.

Mit GERSTEL-Lösungen steigern Sie Ihre Effizienz.

Sie sparen Lösungsmittel, und schonen die Umwelt.

Sie wollen mehr erfahren? Besuchen Sie uns auf der Ilmac in Basel, oder rufen Sie uns an. Wir freuen uns auf ein persönliches Gespräch mit Ihnen.

Vernetzt für das Industrial Internet of Things

B A S E 0L21

.2 19.-21.10

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Was können wir für Sie tun?

ISO 9001 IFI

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Nach nunmehr 17 Jahren präsentiert Endress+Hauser mit Memosens 2.0 die nächste Generation der Memosens-Technologie. Während die bewährten Eigenschaften in der ersten Version in puncto Einfachheit und Sicherheit beibehalten wurden, ist die Version 2.0 nun auch für zukünftige Anforderungen der Industrie 4.0 vorbereitet.

So nutzen die Sensoren intern gespeicherte Daten, um den eigenen Zustand zu dia-

GERSTEL AG 6210 Sursee (041) 921 97 23 E-Mail: gerstelag@ch.gerstel.com

www.gerstel.ch

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FIRMEN BERICHTEN

dass Anlagenbetreiber keinesfalls gezwungen sind, existierende Messlinien durch neue zu ersetzen. Neue Sensoren können ohne Einschränkungen mit bereits verbauten Transmittern der älteren Generation verwendet werden, dies schützt die getätigten Investitionen der Vergangenheit.

Heartbeat Technology ermittelt Sensor-Status Bei den neuen pH-Sensoren wurde die Heart­beat-Technology-Funktionalität «Sensor Status» überarbeitet. Die Belastungsfunktion erlaubt eine detailliertere Bewertung des aktuellen Sensorzustandes.

Neben anderen Parametern berücksichtigt die Sensordiagnose die gemessenen pHWerte, die Temperaturen, denen der Sensor ausgesetzt war, und den Faktor Zeit.

Das Ergebnis ist eine zuverlässige Bewertung des Sensorzustandes, dies ermöglicht eine einfache Planung der Wartungsarbeiten bis hin zu einem eventuellen Sensortausch.

Auch für amperometrische Sauerstoffsensoren gibt es eine wichtige Verbesserung bei der Heartbeat-Technology-Funktionalität. Die neuen Sauerstoffsensoren verfügen jetzt über einen sogenannten Elektrolytzähler. Dieser gibt präzise Auskunft über den Zustand des Elektrolyten und informiert rechtzeitig über anstehende Wartungsarbeiten.

Tools für einfache Wartung und Instandhaltung Auch ohne die Implementierung von Industrie 4.0 bzw. IIoT-Technologie helfen zahlreiche Online-Tools von Endress+Hauser bei allfälligen Wartungs- und Instandhaltungsvorgängen. Beispielsweise kann die Endress+Hauser Operations App – verfügbar für Smartphones und Tablets – dazu genutzt werden, einen Memosens

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Wartung ohne Warten: die Zeitersparnis mit Memosens.

2.0 entweder durch Einlesen des aufgelaserten Data-Matrix-Code (DMC) oder durch die manuelle Eingabe der Seriennummer eindeutig zu identifizieren. Die App ist dann in der Lage, dem Anwender vor Ort umgehende Informationen zum Sensor in Form von Dokumentationen und Wartungshinweisen oder Informationen zu notwendigen Ersatzteilen zur Verfügung zu stellen. Auch das Produktionsdatum, der detaillierte Bestellcode oder produktspezifische Zertifikate werden angezeigt. Wartungsarbeiten vor Ort werden durch diese Informationen vereinfacht und führen schneller zum Erfolg.

Einfacher Einsatz in Ex-Umgebungen Mit der neuen Memosens-Generation ist auch eine einfachere Instrumentierung in explosionsgeschützen Bereichen möglich.

Bisher basierte die Zulassung auf einer Systemzulassung, bestehend aus dem Kabel CYK10 und den einzeln in der Zulassung aufgeführten Sensoren. Eine Erweiterung des Sensorportfolios war an dieser Stelle immer aufwendig. Jetzt haben alle Komponenten eine einzelne Zulassung, die Messstelle kann unter Berücksichtigung der entsprechenden Anschlusskennwerte einfach und sicher zusammengestellt, berechnet und installiert werden.

Auch beim Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen gilt dies. Die Installation vor

Ort muss nicht verändert werden. An das Kabel CYK10 dürfen sowohl die Sensoren der 1. Generation als auch die der neuen Generation angeschlossen und betrieben werden. Das schützt die Investition der Anwender der Memosens-Technologie der ersten Generation.

Fazit: Flüssigkeitsanalyse mit Memosens 2.0 Die Memosens-Technologie der ersten Generation ist dank ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit und Sicherheit in der Flüssigkeitsanalyse in verschiedensten Branchen weit verbreitet. Mit Memosens 2.0 folgt nun der nächste logische evolutionäre Schritt in Richtung Vernetzung und Industrie 4.0. So sind die Sensoren selbst smart – sie kommunizieren digital können je nach Messparameter eine Selbstdiagnose vornehmen. Auch ihre Einbindung in Cloudlösungen wie das IIoT-Ökosystem Netilion von Endress+Hauser sind nun möglich, sodass die Sensordaten für weitergehende Analysen genutzt werden können und gerüstet sind für die Zukunft.

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

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PUBLIREPORTAGE

LaserNest

Neue Desktop-Laser für Labor und Wissenschaft Mit den neuen Desktop-Lasern «LaserNest» bietet der Laser- und LED-Spezialist Omicron eine erweiterte Flexibilität für verbesserte Verwendbarkeit von Diodenlasern im Labor an.

Bilder: GMP SA

Die von Omicron entwickelten neuen Laser-Systeme mit Namen «LaserNest» sind eine Symbiose aus den bewährten «LuxX+»-Diodenlasern und einem DesktopGehäuse. Diese Kombination ist eine ein­ fach zu bedienende «Plug & Play»-Laserlichtquelle für Wissenschaft und Forschung.

Schnelle Modulation Die innovativen Hochleistungssysteme werden mit einem Lasermodul mit Wellenlängen vom UV- bis in den nahen IR-Bereich ausgestattet. Zudem ermöglicht der «LaserNest»-Laser eine ­s chnelle analoge Intensitätsmodulation mit bis zu 3 MHz und eine schnelle digitale Modulation mit bis zu 250 MHz. Eine zusätzliche elektronische Shutter-Funktion ermöglicht eine vollständige On-/ Off-Modulation mit einer Schaltzeit von < 1 µs und Frequenzen bis zu 500 kHz. Der Lichtausgang ist entweder eine Single-Mode-Faser, Multi-Mode-Faser oder ein Flüssiglichtleiter.

LaserNest.

Optimale Konfiguration

gesteuert werden. Typische Anwendungen sind Mikroskopie, Fluoreszenzanalyse und der Einsatz als Lichtquelle in analytischen Prozessen.

Die «LuxX+»-Lasermodule innerhalb des «LaserNest» sind mit bis zu 500 Milliwatt optischer Ausgangsleistung und mehr als 30 verschiedenen Wellenlängen zwischen 375 und 1550 nm erhältlich. Optionale Clean-Up-Filter und ein ausfallsicherer Lasersicherheits-Shutter können direkt in das System eingebaut werden, um die «LaserNest»-Systeme an die Anwendung und die Sicherheitsanforderungen des Kunden anzupassen. Modulationseingänge mit per Software wählbaren Spannungsbereichen und Impedanzen gewährleisten eine einfache Anbindung an externe Geräte wie Kameras, Mikroskope oder DAC-Karten.

Das Gerät kann bequem über die integrierte USB-2.0-Schnittstelle durch die mitgelieferte Software «Omicron Control Center» oder Software von Drittanbietern 10/2021

Omicron Control Center.

Hintergrundinformation Omicron Omicron entwickelt, konstruiert und produziert seit 1989 innovative Laser- und LED-Systeme. Das hochqualifizierte Team hat sich auf die Entwicklung individueller Kundenlösungen in den Anwendungsgebieten der Medizin, Forschung und Biotechnologie wie Mikroskopie und Durchflusszytometrie, Digital Imaging und optische Datenspeicherung sowie Qualitätssicherung und Messtechnik spezialisiert. Für individuelle Anforderungen steht eine b ­ reite Palette an Laser- und LED-­ Quellen im Bereich UV-VIS/NIR zur Verfü-

gung. Dabei werden sowohl einzelne Lichtquellen als auch Systemlösungen angeboten. Omicron hat den Anspruch, in Sachen Produktentwicklung immer einen Schritt vo­raus zu sein und hat mit seinen zahlreichen Neuentwicklungen in der Laser-Technologie nicht nur Trends gesetzt, sondern international bereits für Furore gesorgt.

Hintergrundinformationen GMP SA Seit über 40 Jahren Leader auf dem Schweizer Markt der Photonik, vertreibt GMP SA Instrumente in den Bereichen Laser (Femtosekunden, Picosekunden, CW, Nd-Yag), aktive und passive Schwingungsdämpfung, Spektroskopie, Photonik, Granulometrie und Mikropositionierung.

Dank der Effizienz seiner Vertriebsorganisation und der Kompetenz der Berater, ausschliesslich Physiker und Ingenieure, ist GMP nicht nur ein führender Schweizer Händler für Hightech-Produkte, sondern entwickelt auch schlüsselfertige Lösungen für die Integration von Komponenten.

GMP SA, der Schweizer Partner für international erfolgreiche Unternehmen wie Omicron, TMC, Edinburgh Instruments, Light Conversion, Corduan und viele mehr.

Contact

Main office: +41 21 633 21 21 Zürich office: +41 44 825 34 00 info@gmp.ch www.gmp.ch

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Warum soll ein Labor immer nur hell und steril wirken?

Der Raum als Unikat

Dabei geht es zum einen um die Stärkung der Firmenidentität, zum anderen unterstützen unverwechselbare und speziell auf die Mitarbeiter zugeschnittene Gestaltungslösungen ein attraktives Arbeitsumfeld. Doch wer hierbei nur an Büroräume, Kantinen und Teeküchen denkt, liegt falsch. Denn warum soll zum Beispiel eine Laborumgebung immer nur hell sein und steril wirken? Das dachten sich auch Link Architekten aus Leipzig, als es um den Umbau des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik im deutschen Halle ging.

Sie entschieden sich, auch auf Wunsch der Nutzer, für eine aussergewöhnliche Bodengestaltung mit speziell angefertigten, grossflächigen Raumintarsien aus den Kautschuk-Belägen noraplan uni und noraplan sentica. Die farbenfrohen grafischen Motive werten nicht nur Flure und Seminarräume, sondern auch Labore optisch auf und dienen zugleich der Wegeführung.

Zusammen mit den Leitsystemen auf den Wänden und den grossflächigen Türbeschriftungen verleihen sie dem Institut, in dem vorwiegend junge Wissenschaftler aus aller Welt arbeiten, einen modernen Look.

Bilder: Harald Hingst, Link Architekten, Leipzig

Der seit Jahren anhaltende Trend zur Individualisierung hat sich als feste Grösse in der Architektur- und Einrichtungsbranche etabliert. Es geht schon längst nicht mehr nur darum, den eigenen vier Wänden eine möglichst individuelle Note zu geben. «Auch im B2B-Geschäft ist es mittlerweile eine gern genutzte Option, das Objektkonzept zu erweitern und die Ziele und Werte von Bauherren oder Nutzern zu visualisieren», so die Erfahrung von Frank Bähr, nora-Marktsegment-Spezialist Industrie.

Bei Gestaltungskonzepten für die Industrie wird Individualisierung immer wichtiger.

Motive und Wegeleitsysteme setzen Farbakzente Am Max-Planck-Institut für Mikrostruk­ turphysik in Halle wird Grundlagenforschung betrieben, die sich auf neuartige Materialien konzentriert. Mit der Berufung des neuen Institutsdirektors der experimentellen Abteilung Nanosysteme aus Ionen, Spins und Elektronen (NISE), Stuart Parkin, im Jahr 2014 änderten sich auch die Anforderungen an die physikalischen Labore, sodass diese in einer zweijährigen Baumassnahme umgerüstet wer42

Das Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik setzt auf Farbakzente am Boden.

den mussten. Die neuen Räumlichkeiten bieten den internationalen Teams ein attraktives Arbeitsumfeld. Hierzu trägt auch der Bodenbelag bei. In den Laboren wur-

den versetzt angeordnete Streifen aus dem elektrostatisch ableitenden noraplan sentica ed in Hellblau, Grün, Gelb und Orange installiert. «Durch die freundli10/2021

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Für flammenlose Druckentlastung und kompakte Explosionsentkopplung.

Die Stilelemente setzen sich auch in den Fluren fort.

getauscht und farblich immer wieder an die sich wandelnden Laboranforderungen angepasst werden.» In den Fluren wurde der Boden als Stilelement weiter genutzt: Pfeilförmige Intarsien in Violett, Rot und Orange weisen den Weg zu den einzelnen Laboren und Seminarräumen. Die Formensprache und Farbkombinationen waren ein Wunsch des Institutsleiters: Die Dreiecke bilden die kristalline Struktur der Moleküle und Atome nach, an denen geforscht wird. «Schon seit dem Neubau der Institutsgebäude im Jahr 2000 liegen dort Kautschuk-Beläge, und die Nutzer haben sich aufgrund der guten Langzeit­ erfahrungen wieder für nora entschieden», berichtet der Architekt: «Der Boden funktioniert – er ist robust und hat den Belastungen über die Jahre bestens standgehalten.»

Die Kautschukböden weisen den Weg zu Laboren und Seminarräumen.

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Explosionsdruckentlastung ohne Flammen- und Staubausbreitung: mit dem REMBE® Q-Rohr® können Apparate und Behälter innerhalb von geschlossenen Räumen druckentlastet werden.

Kontakt 8703 Erlenbach Telefon 044 910 50 05 www.paliwoda.ch

nora flooring systems ag CH-8002 Zürich +41 44 835 22 88 info-ch@nora.com www.nora.com

Offizieller Partner der R-KB

chen Farben sollte die zuvor rein funktionale Laborumgebung optisch aufgewertet werden. Da an Decken und Wänden technische Geräte befestigt sind, blieb als einzige Möglichkeit für eine gestalterische Veränderung der Boden», so Projektleiter Harald Hingst von Link Architekten. Hinter dem Konzept stehen aber auch praktische Erwägungen: «Durch die Intarsienverlegung können Teile des Bodens aus-

Entkopplung von Explosionen, Funken und Flammenfronten: das EXKOP® System von REMBE® ist eine sichere, kostengünstige und unkomplizierte Entkopplung für staubführende Anlagen.

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Tage des offenen Labors

Willkommen im CAMAG-Labor

Sie erinnern sich bestimmt noch an Ihren ersten Kontakt mit der Chromatographie, vermutlich hat dieser im Rahmen eines Schüler-Experiments stattgefunden und Ihr Lehrer hat dabei mittels Papierchromatographie die Farbstoff-Zusammensetzung verschiedener Filzstift-Tinten untersucht.

Entstanden aus der Papierchromatographie, ist die DC die älteste Trennmethode, die mit fest/flüssig-Phasen operiert und oftmals als nicht mehr zeitgemäss angesehen wird – jedoch zu Unrecht: Als einfach handzuhabende und qualitative analytische Trennmethode hat die DC bis heute ihren festen Platz in den Laboren weltweit.

Seit Mitte der 1960er Jahre ist die Methode auch für quantitative Analysen einsetzbar. Im Zuge der instrumentellen Weiterentwicklung wurden die einzelnen Prozessschritte standardisiert und automatisiert. Mit der Einführung von Software zur computergestützten Steuerung der Instrumente in den 1980er-Jahren erreichte die zu jener Zeit als instrumentelle DC und später als Planar-Chromatographie bezeichnete Methode eine neue Ebene. Heute wird die HochleistungsDünnschicht-Chromatographie (HPTLC) vor allem in der Qualitätskontrolle von pflanzlichen Arzneistoffen, Lebensmitteln und Pharmazeutika als alternative oder komplementäre Methode zur Säulenchromatographie (HPLC, GC) eingesetzt.

Bilder: CAMAG

Vorbei sind die Zeiten vom angestaubten Image der Dünnschicht-Chromatographie (DC): Der in Muttenz ansässige Weltmarktführer CAMAG entwickelt ein vollautomatisiertes Hochleistungs-Dünnschicht-Chromatographie-System und bläst zum Angriff auf die Säulenchromatographie. Nutzen Sie an den «Tagen des offenen Labors» die Gelegenheit zum Austausch mit den Experten von CAMAG und werfen Sie einen Blick in die Zukunft der Hochleistungs-Dünnschicht-Chromatographie.

Typisches Chromatogramm auf einer HPTLC-Platte.

HPTLC PRO – Routineanalytik in der Qualitätskontrolle Aufbauend auf der mehr als 60-jährigen Erfahrung als Weltmarktführer im Bereich der Planar-Chromatographie wurde das modulare HPTLC PRO System entwickelt, welches nie zuvor für möglich gehaltene Vorteile bietet: Dank neuen Konzepten in 44

HPTLC PRO Module für die Lagerung der HPTLC-Platten (links), Auftragung (Mitte) und Entwicklung (rechts).

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der chromatographischen Trennung sind komplexe Substanzgemische ohne aufwändige Aufarbeitung rasch und präzise analysierbar. Das automatische Plattenlager, das gleichzeitig für die Handhabung der Platten innerhalb des Systems zuständig ist, erlaubt den standardisierten und autonomen Betrieb der Anlage auch für grössere Probenchargen. Der höhere Probendurchsatz steigert die Rentabilität des Analysesystems und damit auch die Effizienz des Labors.

Für die bestmögliche Systemauslastung sorgt dabei die visionCATS-Software, welche die optimale Abfolge der einzelnen HPTLC-Prozesse organisiert, indem sie die HPTLC-Platten just in time im jeweiligen Modul bereitstellt: Auftragung, Entwicklung, Derivatisierung, hyperspektrale Detektion und Kopplung mit Massenspektrometrie. Die vollautomatische Auftragung und Entwicklung im Zusammenspiel mit dem Plattenlager stellen dabei die Grundlage für hochwertige und reproduzierbare Ergebnisse dar und werden bereits heute vertrieben. Das Derivatisierungsmodul wird ab Ende 2021 kommerziell verfügbar sein; die übrigen Module werden in den kommenden beiden Jahren lanciert – auch Labore mit beschränktem Budget können so von den Vorteilen des HPTLC PRO Systems profitieren, indem sie ihre vorhandenen Laborgeräte schrittweise erneuern.

Diskussion mit HPTLC-Experten und Live-Demo Neben analytischen Instrumenten für Dünnschicht- und Hochleistungs-Dünnschicht-Chromatographie umfasst das Leistungsspektrum von CAMAG auch Labordienstleistungen wie Beratung zu analytischen Fragen rund um die HPTLC, Durchführung von Machbarkeitsstudien und Ausbildung in qualitativer und quan-

Das Expertenteam um Laborleiter Dr. Eike Reich.

titativer HPTLC. Daneben bietet CAMAG Wissenschaftlern und Studierenden die Möglichkeit Forschungsprojekte in den Räumlichkeiten in Muttenz bei Basel durchzuführen. Mit dem Ziel, der Öffentlichkeit und der Fachwelt die Möglichkeiten der Hochleistungs-Dünnschicht-Chromatographie aufzuzeigen, werden die Resultate der Forschungsprojekte in wissenschaftlichen Journalen und Lehrbüchern publiziert und auf Konferenzen und Fachveranstaltungen präsentiert.

Steht Ihr Labor vor einer ungelösten analytischen Fragestellung? Möglicherweise können Ihnen die HPTLC-Experten von CAMAG weiterhelfen – das CAMAG Labor bietet massgeschneiderte HPTLC-Lösungen für Ihr analytisches Problem. An den «Tagen des offenen Labors», die parallel zur kommenden ILMAC jeweils nachmittags stattfinden, haben Sie die Gelegenheit zum Austausch mit den HPTLC-Spezialisten von CAMAG. Diese werden Ihre Anliegen gerne mit Ihnen diskutieren und Lösungswege für Ihre Problemstellung

aufzeigen. Bringen Sie eigene Proben mit.

Werfen Sie bei einer Live-Demo einen Blick auf den neuen, vollautomatisierten und ohne manuelle Eingriffe auskommenden HPTLC-Workflow.

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Tage des offenen Labors

GMP-Probenzugsystem für Qualitätskontrolle

Schülke & Mayr mit Hauptsitz in Norderstedt stellt Desinfektionsprodukte für Hygiene und Infektionsprävention her. Für die Probenahme von Rohwaren, Verpackungsmaterialien für Arzneimittel sowie pharmazeutischen Wirk- und Hilfsstoffen suchte das Unternehmen eine Lösung, um die angelieferten Produkte direkt im Lagerbereich des Wareneingangs zu bemustern. Schon zu Beginn des Projektes war klar, dass ein massgeschneidertes Reinraumsystem gefordert ist, um die Probenahme unter GMP-Bedingungen durchführen zu können.

Weiss Pharmatechnik hat für Schülke & Mayr das gesamte System inklusive RaumModule, Steuerung und Lüftungsanlage sowie Equipment und Inventar geplant und ausgeführt. Auch die Qualifizierung des Probenzugsystems war Teil des Liefer­ umfangs. Zum Probenzugsystem gehören eine Personalschleuse, ein Vorbereitungsraum, eine Materialschleuse und die Probenahmekammer. Eine belüftete Durch­ reiche-Schleuse dient zum Ein- und Ausschleusen von Probenbehältern und Abfall. Im Vorbereitungsraum und im Probenzugraum sind jeweils eine Wibobarrier Flow Probenzugkabine für das Handling der Gebinde und die manuelle Probe­ nahme integriert. Deren spezielle Luftführungstechnik vereint die Funktionen von Laminar- und Barriere-Luftstrom. Ein automatisches Förderrollensystem durchzieht den gesamten Reinraum, sodass der Transfer der Gebinde auf Paletten ohne Umpacken geschieht.

Die Mitarbeiter betreten den Reinraum über die äussere Tür der Personalschleuse. In der Personalschleuse befinden sich die Umkleide mit der Trennung der unreinen Seite und der reinen Seite durch eine Sit-Over-Bench. Nach dem Anziehen der Reinraumschutzkleidung gelangen Mitarbeiter über weitere Türen in den Vorberei46

Bilder: Weiss Pharmatechnik

Sicheres Ein- und Ausschleusen sind besondere Herausforderungen für Containment-Anlagen. GMP-konforme Probenahme ist dennoch schon im Wareneingang möglich.

Aussenansicht des Probenzugraums für sichere Qualitätskontrolle im Wareneingang.

tungsraum und in die Probenahmekammer. Die Türen sind gegeneinander verriegelt, und die Schleusensteuerung verhindert ein unkontrolliertes Eintreten vor Ende der Spülzeit. Ampel-Meldeleuchten auf jeder Seite der Türen signalisieren in grün oder rot, ob die Tür zur Nutzung freigegeben oder gesperrt.

GMP-Musterzug Das zu prüfenden Produkte wird durch das Förderrollensystem eingeschleust. Der Vorbereitungsraum hat gleichzeitig die Funk­ tion einer Materialschleuse. Zur besseren Erreichbarkeit der Gebinde ist das Fördersystem mit Drehscheiben versehen. Im Wibobarrier Flow erfolgt die Vorbereitung für den GMP-Musterzug. Das Verpackungsmaterial wird entfernt und die Gebinde werden manuell gereinigt. Nach Ablauf einer definierten Spülzeit werden die Produkte über ein Rolltor direkt in die Kabine im GMP-Probenahmeraum eingeschleust.

Hier erfolgt der GMP-Musterzug unter er-

Innenansicht eines Probenzugraums für gros­ se Gebinde.

höhten Personen- und Produktschutzbedingungen.

Druckstufenkonzept Ein spezielles Druckstufenkonzept verhindert das Eintreten von Kontaminationen vom unreinen Lagerraum in den Reinraum.

Die Luftzufuhr erfolgt über die Reinraumdecke. Hier wird Hepa-gefilterte Reinluft 10/2021

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Schema und Grafik des GMP-Musterzugs.

Umluftführung jeder Probenzugkabine autark. Über den grossflächigen Zuluftverteiler in der Haube wird Hepa-gefilterte reine Luft als turbulenzarme, unidirektionale Verdrängungsströmung von oben in den Arbeitsbereich gegeben. Die Zuluftverteiler erzeugen zur Rückwand hin kleiner werdende, abgestufte Strömungsgeschwindigkeiten. Die im vorderen Haubenbereich integierten Auslassschienen bauen einen Reinluftschleier (Barriertrennschleier) auf, der in Verbindung mit den unterschiedlichen Ausströmgeschwindigkeiten des Zuluftverteilers eine stabile Reinraumzone erzeugt. Dadurch ist ein offener Zugang zum Arbeitsbereich möglich. Der vordere vertikale Reinluftschleier trennt den Produktbereich vom Umgebungsbereich und verhindert den Austritt von Kontaminationen. Im Produktbereich freiwerdende Partikel werden durch die Reinluftströmung erfasst und direkt vor die Absaugöffnungen in der Rückwand gefördert, so dass die Person und der Raum vor Produktemissionen geschützt sind.

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über Auslässe mit turbulenter Verdrängungsströmung in den Raum geleitet. Die Luftwechselrate in allen Räumen des Reinraums ist 20-fach. Dadurch wird in den Schleusen und im Vorbereitungsraum die Reinheitsklasse ISO8 bzw. GMP-Klasse D erreicht. Innerhalb der Probenzugkabine herrscht eine turbulenzarme, unidirek­ tionale Verdrängungsströmung und eine > 200-fache Luftwechselrate. Hier wird die Reinheitsklasse ISO 5 nach ISO 146441-1 erreicht.

Während der gesamte Reinraum mit Zuund Abluft von der zentralen Lüftungsanlage neben der Kabine versorgt wird, ist die

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Direkt am Arbeitsplatz der Probenzugkabinen sind schwenkbare Absaugarme installiert, die punktuell gasförmige Gefahrstoffe, wie beispielsweise Dämpfe von Lösemittel absaugen. Damit wird für zusätzlichen Schutz der Mitarbeiter gesorgt und es wird verhindert, dass eine explosive Atmosphäre in der Probenzugkabine entsteht. Die abgesaugte schadstoffhaltige Abluft wird in einer separaten Abluftleitung einer Filtereinheit ausserhalb des Reinraums zugeführt. Die gesamte Filtereinheit ist explosionsgeschützt nach Atex-Richt­ linie ausgeführt. Über einen installierten Ex-Not-Aus-Schalter lässt sich im Havariefall die Anlage ausstellen.

Kontakt Weiss Technik AG CH-8852 Altendorf Christian Scherrer Area Sales Manager Switzerland Containment Solutions christian.scherrer@weiss-technik.com www.weiss-technik.ch

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ILMAC vom 19. bis 21. Oktober in Basel

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Schon länger vermisst die MLS-MWS das direkte Reden mit Kunden, denn für ihre Entwicklungen ist es eine Quelle der In­ spiration. Fragen und Probleme auf die Messe mitzubringen, ist also ausdrücklich erwünscht. Und die Lösung liegt oft näher als man denkt . . .

lungen, die die tägliche Laborarbeit erleichtern. Viele Entwicklungen, die man am besten «live» besprechen kann.

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Bild: UZH / Rodrigo Cámara-Leret

Forschungswelt

Obschon die heilenden Pflanzen noch auf unserer Erde wachsen, geht das Wissen um ihre medizinische Wirkung verloren, wenn indigene Sprachen aussterben.

Wenn Sprachen aussterben

Das Wissen über Heilmittel verblasst Urvölker geben ihr Wissen über Heilpflanzen mündlich weiter. Sterben ihre indigenen Sprachen aus, gehen auch wertvolle medizinische Kenntnisse verloren. Eine Studie der Universität Zürich schätzt, dass weltweit 75 Prozent der Anwendungen jeweils in nur einer Sprache bekannt sind.

Sprache ermöglicht es indigenen Gesellschaften, fast jeden Flecken dieser Erde zu besiedeln. Indigene Gesellschaften beschreiben in ihrer jeweiligen Sprache die sie umgebende biologische Vielfalt. So werden auch Heilpflanzen benannt und als natürliche Apotheke nutzbar gemacht. Das Wissen, welche Pflanzen heilen und welche töten können, wird sovon Generation zu Generation weitergegeben.

Heute werden weltweit fast 7400 verschiedene Sprachen gesprochen. Die meisten davon sind jedoch nicht schriftlich festgehalten und viele werden auch kaum mehr an die nächste Generation weiterge-

Bild: Shutterstock

Mündliche Überlieferungen

Mit den Sprachen indigener Völker verschwindet auch ihr Wissen über Heilkräuter.

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Forschungswelt

geben. Dies führt gemäss Schätzungen von Linguisten dazu, dass 30 Prozent aller Sprachen bis zum Ende des 21. Jahrhunderts verschwunden sein werden. Indigene Kulturen, die ihr Wissen meist mündlich weitergeben, laufen somit Gefahr, dass ihre medizinischen Kenntnisse ebenfalls aussterben könnten.

Indigene Sprachen übermitteln einzigartiges Wissen In einer analysierten PhD Rodrigo CámaraLeret und Jordi Bascompte, Professor für Ökologie an der Universität Zürich, wie indigene Heilpflanzen-Kenntnisse mit den jeweiligen Muttersprachen verknüpft sind.

Sie erforschten dazu die indigenen Sprachen Nordamerikas, aus dem nordwestlichen Amazonasgebiet und in Neuguinea.

Die Forschenden untersuchten 3597 Heilpflanzenarten und deren 12 495 Anwendungen in Verbindung mit 236 indigenen Sprachen. «Wir fanden heraus, dass über 75 Prozent der Verwendungszwecke von Arzneipflanzen jeweils nur in einem indigenen Volk – und daher nur in einer Sprache – bekannt sind», erklärt Erstautor Cámara-Leret.

geht auch das Wissen über die Wirkung von Heilpflanzen unwiederbringlich verloren, auch wenn die Pflanzen selbst nicht vom Aussterben bedroht sind.

Die Studie bestätigt, wie wichtig die für die nächsten zwei Jahre ausgerufene «Internationale Dekade der indigenen Sprachen» ist. Die Vereinten Nationen möchten damit das weltweite Bewusstsein für die kritische Situation vieler indigener Sprachen schärfen. «Wir stimmen mit der Vision der UN überein. Es sollten mehr Ressourcen für die Erhaltung, Wiederbelebung und

Förderung bedrohter Sprachen mobilisiert werden», sagt Bascompte. Entscheidend wären, so die Forscher, gross angelegte, partizipative Projekte, um gefährdetes medizinisches Wissen zu dokumentieren, bevor es zu spät ist.

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Die Sprachen nicht die Pflanzen sind bedroht Das Forschungsteam wollte weiterhin herausfinden, wie viel von diesem einzigartigen Wissen verloren gehen könnte, sollten entweder die Sprache oder die Pflanzen aussterben. Sie nutzten dazu zum einen den Glottolog-Katalog der Weltsprachen und zum anderen die Rote Liste der International Union for Conservation of Nature (IUCN). Das Resultat: In Nordamerika und Amazonien werden über 86 Prozent des Wissens über Heilmittel jeweils nur in einer bedrohten indigenen Sprache vermittelt, in Neuguinea sind es 31 Prozent. Im Gegensatz dazu galten weniger als fünf Prozent der Heilpflanzenarten als unmittelbar bedroht.

Internationale Dekade der indigenen Sprachen Die vorliegende Studie belegt, dass jede indigene Sprache einzigartiges Wissen über medizinische Heilpflanzen besitzt und damit auch Wissen über die biologische Vielfalt von einer Generation auf die andere weitergibt. Sterben Sprachen aus, 10/2021

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Forschungswelt

Lehrmeinung widerlegt

Unbewusstes wird vom Gehirn nicht gelöscht

Unsere alltäglichen Erlebnisse speichern wir automatisch in unserem sogenannten Episodischen Gedächtnis ab, ein Gedächtnissystem, das auf der zentralen Hirnstruktur Hippocampus beruht. Bisher gingen Forschende davon aus, dass nur bewusst Erlebtes im Episodischen Gedächtnis und über den Hippocampus gespeichert wird und auch das Verhalten beeinflusst. Eine neue Studie von Forschenden um Katharina Henke von der Universität Bern zeigt nun, dass auch unbewusst Erlebtes im Episodischen Gedächtnis gespeichert und verhaltenswirksam wird. Zudem entdeckten die Forschenden, dass nur das bewusst gelernte, aber nicht unbewusst ­gelernte Episodenwissen einem Vergessensprozess unterliegt.

Für die Studie wurden mit 320 Probanden Experimente durchgeführt. In den Experimenten wurden den Teilnehmenden ein,

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drei oder neun komplexe und für das Bewusstsein unsichtbare Filme hintereinander präsentiert und später das Erinnerungsvermögen getestet. Die filmisch dargestellten, komplexen Szenen wurden nicht nur bewusst, sondern auch unbewusst registriert und im sogenannten Episodischen Gedächtnis langzeitgespeichert.

Jedes einzelne Filmbild wurde für nur 17 Millisekunden (ms) eingeblitzt. Vor und nach einem 17 ms-Filmbild wurden Schwarz-Weiss-Pixel-Bilder (sogenannte Masken) ungefähr 200 ms dargeboten, die das Gehirn am Weiterverarbeiten der eingeblitzten Filmbilder hinderten. So konnten die filmischen Handlungen lediglich unbewusst registriert werden.

Dass die Filme dennoch im Detail langzeitgespeichert wurden, erkannten die Forschenden an den Reaktionszeiten der Rate-Antworten, welche die Probandinnen und Probanden in der Testsituation zu den Filmen abgaben. «Das Testverhalten zeigt, dass die unbewusst aufgenommenen filmischen Handlungen unser Verhalten unbemerkt beeinflussen können», sagt Professorin Katharina Henke, Hauptautorin der Studie.

«Interessanterweise können wir viele komplexe Sachverhalte unbewusst in unserem Episodischen Gedächtnis langzeitspeichern, ohne etwas zu vergessen. Das ist beim bewussten Lernen im Episodischen Gedächtnis noch nie beobachtet worden: Was man bewusst gelernt hat, vergisst man zumindest teilweise wieder», sagt Katharina Henke. Diese Ergebnisse sind fundamental, denn sie sind von erheblicher Bedeutung. Einerseits widerlegen die Ergebnisse die Lehrbuchmeinung, wonach nur bewusst Registriertes im Episodischen Gedächtnis abgespeichert wird. Andererseits zeigen die Ergebnisse, dass selbst

Bild: Adpic

Forschende vom Institut für Psychologie der Universität Bern konnten nachweisen, dass nicht nur bewusste, sondern auch unbewusste alltägliche Erlebnisse von unserem Gedächtnis abgespeichert werden. Bemerkenswert ist zudem, dass die unbewussten Erlebnisse – im Unterschied zu den bewussten – vom Gehirn nicht wieder gelöscht werden.

Das menschliche Gehirn ist erstaunlich. Es speichert Unbewusstes konsequenter ab als Bewusstes. Ein Computer funktioniert anders . . .

eine immense Menge von komplexen Ereignissen unbewusst registriert und im Episodischen Gedächtnis langzeitgespeichert und verhaltenswirksam werden kann, ohne vergessen zu gehen.

Henke nimmt an, dass im Vergleich zur bewussten Erinnerung weniger Nervenzellen für die Speicherung einer unbewussten Erinnerung herangezogen werden.

Beim unbewussten Lernen speichert eine Nervenzelle bloss eine einzige Erinnerung ab und nicht mehrere Erinnerungen wie beim bewussten Lernen. So kommt es vermutlich zu weniger Überschneidungen von Gedächtnisspuren beim unbewussten (versus bewussten) Lernen und daher zu geringerem Vergessen.

Patienten mit Amnesie- oder Demenzerkrankungen haben ein dysfunktionales Episodisches Gedächtnis und daher Gedächtnisdefizite. Für die Betroffenen bedeuten diese Befunde, dass sie noch immer unbewusst lernen und erinnern können. «Deswegen darf man diese Patientinnen und Patienten nicht unterschätzen», sagt Henke, «sondern sollte sie ermutigen, auf ihr Bauchgefühl zu hören, weil so Informationen aus dem unbewussten Episodischen Gedächtnis abgerufen werden und auf das Verhalten einwirken können.» www.unibe.ch 10/2021

NEWS

ZE – IN KÜRZE R Ü K N I – E Z R KÜ IN KÜRZE – IN Merck hat eine zweite Produktionslinie für Effektpigmente auf Basis von Siliziumdioxid in Betrieb genommen. Rund 750 Mitarbeitende arbeiten an diesem Standort, dem grössten Pigment-Produktionsbetrieb des Unternehmens. Mit dieser Investition werden laut eigenen Angaben die Produktionskapazitäten für Silizium­dioxid-­ Plättchen, ein spezielles Substrat für die Merck-­Produkt­reihen Colorstream und Xirona für Automobillacke und dekorative Kosmetik, deutlich erhöht.

An der TU Wien konnten Forschende erklären, wie die Be-

Roche gab bekannt, dass das Schweizerische Heilmittelinstitut (Swissmedic) die Zulassung für Polivy (Polatuzumab Vedotin) in Kombination mit Bendamustin plus MabThera erteilt hat. Das Arzneimittel dient gemäss Roche der Behandlung von Erwachsenen mit wiederkehre­­dem oder therapieresistentem (R/ R) diffus grosszelligem B-­Zell-­ Lymphom (DLBCL), bei denen eine Transplantation hämatopoetischer Stammzellen nicht möglich ist. Es ist laut Angaben des Unternehmens das erste Medikament einer neuen Wirkstoffklasse, dass für

arbeitung mit Ionenstrahlen von der Rauigkeit der Oberfläche abhängt. Wenn man eine Metalloberfläche von einer Lackschicht befreien möchte, kann man dafür einen Sandstrahler verwenden: Unzählige Sandkörner werden auf die Oberfläche geschossen, übrig bleibt sauberes Metall. Ganz ähnlich kann man sich das «Sputtern» vorstellen – bloss viel kleiner, auf atomarer Skala. Die Oberfläche wird mit Ionen, das sind geladene Atome, bestrahlt. Dadurch lassen sich beispielsweise mikroskopisch kleine Verunreinigungen gründlich entfernen.

die Patienten verfügbar gemacht worden ist.

Bayer wird sein Angebot an Gemüsesaatgut unter dem neuen Dach «Vegetables by Bayer» um ökologisch erzeugtes Saatgut erweitern. Die Markteinführung wird sich auf die Produktion von drei wichtigen Kulturen für den Treibhaus- und Gewächshausmarkt konzentrieren: Tomaten, Paprika und Gurken. Im Jahr 2023 sollen dann auch TomatenWurzelstöcke folgen. Die Sorten werden unter den beiden Gemüsesaatgut-Marken Seminis und De Ruiter verkauft.

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NEWS

BASF SE und Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL) haben eine strategische Partnerschaft auf dem Gebiet von Lösungen für Batteriematerialien angekündigt; diese umfasst Kathodenmaterialien und Batterierecycling. Die Zusammenarbeit zielt darauf ab, eine nachhaltige Wertschöpfungskette für Batterien zu entwickeln, die Lokalisierung von CATL in Europa zu unterstützen und zur Erreichung der globalen CO2 -Neutralitätsziele beider Unternehmen beizutragen.

CATL ist ein weltweit führendes Unternehmen für innovative neue Energietechnologien

Bild: BASF

Klimaneutralitätsziele: BASF und CATL unterzeichnen Rahmenvertrag

Kathodenmaterialien-Vorprodukte (grünes und braunes Pulver), Lithiumcarbonat (weisses Pulver) und Kathoden­materialien (schwarzes Pulver).

und bietet weltweit erstklassige Lösungen sowie Dienstleistungen für neue Energieanwendungen. CATL hat sein Projekt zum Bau eines ersten europäischen Werks für die Produktion von Lithium-Io-

nen-Batterien in Deutschland gestartet und beschleunigt damit den Aufbau einer lokalen Lieferkette für europäische Kunden und Verbraucher.

Als grösster Chemielieferant der Automobilindustrie hat sich BASF eine solide Position im Markt für Kathodenmaterialien aufgebaut, einschliesslich einer globalen Produktions- sowie Forschungs- und Entwicklungspräsenz sowie eines breiten Portfolios an mittel- bis hochnickelhaltigen, manganreichen, kobaltfreien Kathodenmaterialien. In Europa führt BASF die Produktion von Kathodenmaterialien mit einer branchenführenden CO2 -Bilanz ein. Dafür

sorgen ihre moderne Prozesstechnologie, eine gesicherte lokale Rohstoffversorgungskette, ein günstiger Energiemix bei der Produktion sowie eine kurze und effektive Logistik entlang der Lieferkette.

Die strategische Partnerschaft mit CATL ermöglicht BASF eine enge Zusammenarbeit mit einem weltweit führenden Batteriehersteller im Bereich Kathodenmaterialien und Batterierecycling. Die Zusammenarbeit soll die Expertise von BASF vertiefen und ihre globale Marktposition stärken.

Medienmitteilung BASF www.basf.com

Bild: Deutscher Zukunftspreis

Löwenzahnpneu für Deutschen Zukunftspreis nominiert

Dr. Christian Schulze Gronover (v. l.), Dr. Carla Recker und Prof.

Dr. Dirk Prüfer.

Dr. Carla Recker (Continental), Prof. Dr. Dirk Prüfer (West­ fälische Wilhelms-Universität Münster) und Dr. Christian Schulze Gronover (FraunhoferInstitut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME) sind mit dem gemeinsamen Projekt «Nachhaltige Reifen durch Löwenzahn – Innovationen aus Biologie, Technik und Landwirtschaft» für den

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Deutschen Zukunftspreis 2021 nominiert. sentlich vorantreiben», Dr. Carla Recker, Leiterin des Fachgebiets Materialchemie des Reifenbereichs bei Continental: «Die Industrialisierung des Anbaus von Löwenzahn-Kautschuk ist das Ziel unseres langfristig angelegten Projekts, dessen Schlüssel zum Erfolg in gegenseitigem Vertrauen und Durchhaltevermögen liegt. Unser erster, in Serie gefertigter Fahrradreifen aus Löwenzahn-Kautschuk, der Urban Taraxagum, zeigt, dass marktfähige Produkte mit Naturkautschuk aus der Löwenzahnpflanze möglich sind.»

Seit 2011 arbeitet das Projektteam gemeinsam daran, Naturkautschuk regional aus Löwenzahn zu gewinnen, anstatt ihn ausschliesslich aus weit entfernten Tropenregionen importieren zu müssen – ein für Dr. Dirk Prüfer, Professor

für Pflanzenbiotechnologie an der Universität Münster, entscheidender Vorteil dieses Projekts. Die Gewinnung von Naturkautschuk aus Löwenzahn erlaube die Rohstoffproduktion in der Nähe zu den Reifenwerken von Continental. Damit könnten die durch lange Transportwege entstehenden Kohlendioxid-(CO2) Emissionen ebenfalls reduziert werden, sagt er.

Der Weg zur Etablierung des Russischen Löwenzahns hin zu einer kultivierbaren Rohstoffquelle stellte für die Forschende eine grosse Herausforderung dar. Die Forschenden haben gemeinsam mit einem Pflanzenzüchter widerstandsfähige Pflanzen gezüchtet.

Medienmitteilung FraunhoferInstitut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie 10/2021

Bild: University of Colorado Boulder College of Engineering and Applied Science

Umwelt

Bild 1: Cyanobakterien, die CO2 abbauen, «produzieren» aus Bakterien Sand, Gelatine und Wasser betonähnliche Produkte.

Die Zementindustrie im Umbruch (Teil 2)

Ohne Portlandzementklinker geht (fast) nichts Die Zementindustrie steht vor dem Problem, Zemente zu entwickeln, die möglichst wenig oder keinen Portlandzementklinker enthalten und dadurch möglichst wenig CO2 emittieren. Sie wird dabei von zahlreichen Start-ups und akademischen Organisationen unterstützt. Deren Lösungsvorschläge zeigen – neben reichlich utopischen Ansätzen –, dass mindestens Teillösungen möglich sind, insbesondere wenn alte Gewohnheiten abgelegt, höhere Kosten akzeptiert, Abläufe verändert und vor allem das nach vielen aufwendigen Tests industriell realisierbare Produkt auch den Segen der Normierungsgremien findet.

Kurt Hermann Wer einen Beitrag zur Reduktion der CO2Emissionen bei der Zement- und Betonherstellung [1] leisten will, muss die Menge an Portlandzementklinker («Klinker») reduzieren oder ganz auf diesen verzichten. An Versuchen, dies zu erreichen, fehlt es nicht. Einfach ist die Aufgabe allerdings nicht, denn auf dem Weg zum Erfolg sind viele Hindernisse zu überwinden. Zu diesen gehören: – Da die Investitionen in die bestehenden Portlandzementwerke und in die Verarbeitung von Portlandzement (PZ) zu Beton riesig sind, sollten die bestehende Anlage wenn immer möglich weiter genutzt werden.

– Neue Zemente müssen normiert werden, was lange dauern kann.

– Potenzielle Anwender müssen bereit sein, der Umwelt zulieb mehr für den Zement zu bezahlen und auf vertraute Verfahren zu verzichten.

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Trotz all dieser Hindernisse gibt es viele Versuche, die normierten Portlandzemente (PC) [2] durch klimafreundlichere Produkte zu ersetzen. Im Folgenden werden einige recht unterschiedliche Ansätze präsentiert. Zahlreiche weitere Beispiele sind in den Übersichtsartikeln im Literaturverzeichnis zu finden.

Celitement – wie Portland­ zement und doch ganz anders Alit (Ca3SiO5) ist zu 60 bis 70 Prozent im Portlandzementklinker enthalten. Mit Wasser reagiert es zu Calciumsilikathydrat (CaO . SiO2 . H2O). Dieses hält Sande und Aggregate mit seiner nadelartigen Struktur zusammen und ist damit massgeblich für die Festigkeit von Betonen und Mörteln verantwortlich.

Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beobachteten, dass Alit bei der Hydrolyse über sogenanntes hydraulisches Calciumsilkat in Calciumsilikathydrat übergeht. Daraus entwickelten sie die Idee,

hydraulisches Calciumsilikat ohne den Umweg über Alit zu synthetisieren. Dazu werden CaO und SiO2-Quellen (Quarz und/oder andere geeignete Silikate) unter Druck in gesättigter Wasserdampfatmosphäre in einem Autoklaven (Bild 2) verwendet. Durch eine spezielle Reaktionsmahlung des im Autoklaven gebildeten Produkts entsteht hydraulisches Calciumsilikat, das den Namen Celitement erhielt.

In Bild 3 sind die Celitement- und die Alitsynthese im Klinker sowie deren Reaktionen mit Wasser zu Calciumsilikathydrat stark abstrahiert einander gegenübergestellt. Die wichtigsten Unterschiede bestehen in den verschiedenen Reaktionstemperaturen und den CO2-Emissionen. Klar ersichtlich ist auch, dass bei der Celitementherstellung nur ein Drittel des für die Klinkerherstellung benötigen CaCO3 eingebaut wird. Die Folgen: Celitement ist energetisch wesentlich günstiger und emittiert im Vergleich zu gemahlenem Klinker mindestens 30 Prozent weniger CO2.

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Umwelt

produzierten Betone sich in den wesentlichen Eigenschaften nur unwesentlich von Betonen aus PC unterscheiden sollten oder diesen – wie bei Celitement – sogar in vielen Belangen überlegen sein sollten.

Bild: Markus Breig

Gebrannter Ton als Lösung?

Bild 2: Celitement-Pilotanlage aus dem Jahr 2011 im KIT.

Das Beispiel Celitement zeigt, wie langwierig, aufwendig und teuer die Entwicklung eines neuen Bindemittels ist. Vor der Gründung der Celitement GmbH im Jahr 2009 durch das KIT, die Schwenk Zement kg sowie sowie die vier Erfinder erarbeitete man am KIT im Verlauf vieler Jahre die Voraussetzung für die Synthese von Celitement. Ab 2011 betrieben die Partner auf dem Gelände des KIT eine Pilotanlage mit einer Tageskapazität von 100 Kilogramm. Seit 2020 ist Schwenk Alleininhaberin der Celitement GmbH. Zwischen 2024 und 2025 könnte eine erste indus­ trielle Referenzanlage mit einer Jahreskapazität von maximal 50 000 Tonen Celitement in Betrieb gehen.

Legende

Celitement kann wie normierter Zement verarbeitet werden. Mit der Realisierung der Lieferfähigkeit des Baustoffs sind die Probleme allerdings noch lange nicht gelöst. Hendrik Möller, Geschäftsführer der Celitement & Co. kg (www.celitement.de), wies in einem Interview im Journal der Listgruppe darauf hin, dass Celitement (noch?) kein genormter Baustoff ist: «Sie können daraus Beton machen, aber den dürfen sie in keinem Haus, in keiner Decke verbauen. Für konstruktive Bauteile darf man nur genormte und zuvor getestete und zugelassene Baustoffe einsetzen.» Vor dieses Problem werden alle erfolgreichen Hersteller alternativer «grüner» Zemente gestellt werden, selbst wenn die

Herstellung Celitement (1)

CO2

CO2

CaO SiO2 H2O

Karen Scrivener (www.people.epfl.ch/karen.scrivener) ist seit 2001 Leiterin des Laboratory of Construction Materials (LMC) und Professorin an der Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Sie ist überzeugt, dass Zemente auch in Zukunft Klinker enthalten werden, allerdings in geringeren Mengen. Von den im ersten Teil dieses Artikels [1] erwähnten Ersatzstoffen wie Flugasche oder Hüttensand hält sie allerdings nicht viel, denn sie sind mit Nachteilen behaftet; vor allem werden sie voraussichtlich in Zukunft nicht in ausreichenden Mengen verfügbar sein.

Scrivener setzt auf gebrannten Ton, der schon lange als Klinkerersatz bekannt ist.

Er wurde beispielsweise in Brasilien in vielen Staudämmen oder 1932 in San Francisco im Brückenbau verwendet.

Scrivener und mit ihr zahlreiche weitere Forscher untersuchen LC3, Limestone Calcined Clay Cement, bei dessen Herstellung sich die CO2-Emissionen um bis zu 40 Prozent reduzieren lassen. Der kostengünstige Kalkstein (Limestone) ist weltweit leicht erhältlich. Aber auch die bei 700– 850 °C gebrannten minderwertigen Tone (calcined clays) sind in grossen Mengen verfügbar, besonders in Entwicklungslän-

1 CaCO3

1000°C

CaO

SiO2 + z H2O

200°C vermahlen

+

(1)

y H2O

CaO.SiO2.H2O

Herstellung Klinker bzw. C3S (2)

Bild: Celitement GmbH

3 CO2 1450°C 3 CaCO3

+ SiO2

+ Ca3SiO 5 (2)

3 H2O

2 Ca(OH) 2 + CaO.SiO2.H2O

Bild 3: Stark vereinfachte Darstellung der Herstellung von Celitement (1) und Alit (2), dem Hauptbestandteil von Portlandzementklinker, gefolgt von der Hydrolyse zu Calciumsilikathy­d rat (CaO . SiO2 . H 2O), dem «Kleber» in Betonen.

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Bild: LC3-Project

Umwelt

Bild 4: 98 Prozent des in diesem Haus im indischen Jhansi verbauten Betons wurde mit LC3 produziert. Zudem wurden 26,6 Tonnen Industrieabfälle verbraucht.

dern der äquatorialen und subtropischen Regionen – beispielsweise in Südostasien und grossen Teilen Afrikas und Lateinamerikas.

LC3-Zemente können in bestehenden Zementwerken ohne kapitalintensive Änderungen produziert werden. Sie sollen bis zu 25 Prozent billiger als vergleichbare normierte Portlandzemente sein, sie erreichen auch höhere Endwerte und sind dank dichteren Mikrostrukturen dauerhafter. Die bevorzugte Formulierung eines LC3-Zements lautet: – 50 % Klinker – 30 % gebrannter Ton, reich an Kaolinit (Al4[(OH)8ISi4O10]) – 15 % dolomitischer Kalkstein mit hohem MgO- und SiO2-Gehalt – 5 % Gips.

Diese Zusammensetzung entspricht keinem der 27 normierten europäischen Zemente [2], ist aber auch nicht weit davon entfernt: CEM II/B-M-Zemente dürfen neben mindestens 65 Prozent Klinker auch 21 bis 35 Prozent gebrannten Ton und/ oder Kalkstein enthalten.

Die Forschung und Entwicklung von LC3 wird von der EPFL und Institutionen in Kuba und Indien betrieben, finanziell stark unterstützt von der Direktion für Entwicklung und Zusammenarbeit (Deza) (siehe Kasten «Deza unterstützt LC3-Entwicklung»). Bereits konnte die Eignung von LC3 als Bau10/2021

stoff mit zahlreichen Bauten nachgewiesen werden. Beispiele sind die Büros der Deza auf dem Gelände der Schweizer Bot­schaft in Indien oder das in Bild 4 gezeigte Haus in Indien, bei dessen Bau PC zu fast 100 Prozent durch LC3 ersetzt wurde.

Der Einsatz von gebranntem Ton als Klinkerersatzstoff wird auch anderweitig in Deza unterstützt LC3-Entwicklung Projekte wie die Entwicklung der LC3Zemente sind nicht nur sehr zeitintensiv, sie kosten auch viel. Hier kommt die Direktion für Entwicklung und Zusammenarbeit (Deza) ins Spiel: In ihrem Auftrag koordiniert die EPFL das «Low Carbon Cement»-Projekt. Dieses ist aus einem vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) unterstützten Forschungsprojekt der EPFL und der kubanischen Universidad Central de Las Villas (UCLV) entstanden. Neben der EPFL und der UCLV sind auch drei indische Techno­ logieinstitute beteiligt. Zudem sind derzeit etwa 40 Zementunternehmen in 25 Ländern an LC3 interessiert.

Nach Abschluss der letzten Projektphase (2020–2022), in deren Fokus die Kommerzialisierung der Zemente in geeigneten Märkten steht, wird die Deza total rund neun Millionen Franken in das Projekt investiert haben.

unterschiedlichen Entwicklungsstadien untersucht. So hat Thyssenkrupp (www. thyssenkrupp-industrial-solutions.com) das «Polysius activated clay»-Verfahren entwickelt, bei dem rund ein Drittel des Klinkers durch gebrannten Ton ersetzt wird. Das niederländische Unternehmen Cimpor Global Holdings baut aktuell in Kamerun ein Zementwerk, in dem das Verfahren genutzt wird. In der Anlage können täglich 720 Tonnen Zement produziert werden; sie wird voraussichtlich in der ersten Hälfte 2022 in Betrieb gehen. Die CO2-Emis­ sionen sollen um 120 000 Tonnen jährlich reduziert werden.

Das von Aalborg Portland Cement (www. my.aalborgportland.com) entwickelte Bindemittel FuturCem enthält 35 Prozent gebrannten Ton und Kalkstein; es verursacht bei der Produktion 30 Prozent weniger CO2-Emissionen als PC, ist aber 30 Prozent teurer. Es entspricht den Vorgaben der Zementnorm EN 197-1:2011 und ist unter der Bezeichnung CEM II/B-M(Q-LL) 52,5M zertifiziert. FuturCem wurde zu Jahresbeginn in Dänemark auf den Markt gebracht und hat sich unter anderem bereits beim Bau von zwei Eisenbahnbrücken in Dänemark bewährt. Kommerziell ist FuturCem bisher kein Erfolg: Weil bis August statt wie geplant 40 000 Tonnen nur 2000 Tonnen FuturCem abgesetzt wurden, sah sich Aalborg gezwungen, den Preis zu senken.

Den Korallen abgeschaut Lehigh Hanson (www.lehighhanson.com) ist eine US-amerikanische Tochterfirma der weltweit tätigen deutschen HeidelbergCement AG. Vor einigen Monaten hat das Unternehmen bekannt gegeben, dass es gemeinsam mit dem im Silicon Valley ansässigen Unternehmen Fortera einen Zement produzieren wird, dessen Ausgangsprodukt lediglich Kalkstein (CaCO w) ist. Die Pilotanlage mit einer Jahresproduktion von 15 000 Tonnen soll 2022 in Betrieb gehen.

Die Produktion kann in die bestehenden Infrastruktur eines Zementwerks integriert werden. Allerdings wird im Drehrohrofen nur Kalkstein erhitzt und in CaO umgewandelt. Das ebenfalls gebildete CO2 wird aufgefangen und in Lösung mit dem CaO in Reaktion gebracht, wobei – je nach Reaktionsbedingungen – Agglomerationen 57

Umwelt

von CaCO3-Kugeln (Reactive Calcium Carbonate, RCC) in verschiedenen definierten Grössen entstehen: CaCO3  CaO + CO2 Kalkstein CaO + CO2  CaCO3 RCC Diese Prozessführung ermöglicht es, die CO2-Emissionen um bis zu 60 Prozent zu senken. Zudem sind der Energieverbrauch und die Verarbeitungstemperaturen niedriger; Fortera-Zement soll billiger als OPC sein.

RCC bildet mit Wasser ein komplexes Netzwerk aus Stäbchen, das für die Bindung und die Härte des betonähnlichen Produkts verantwortlich ist. Vertreter von Fortera weisen darauf hin, dass in der Natur vergleichbare Abläufe vorhanden sind: Die harten Bestandteile und robusten Strukturen von Korallenriffen, Muscheln oder auch Felsen werden auf ähnliche Weise gebildet.

Eingesetzt werden kann RCC als Klinkerersatzstoff in PC (maximal 35 Prozent), RCC wird aber beispielsweise auch zu 100 Prozent als zementartiges Bindemittel für vorgefertigte Betonteile verwendet werden können.

«Du kannst darauf treten und es wird nicht brechen.» Er vergleicht die Festigkeit mit derjenigen von festem Mörtel. Dennoch sieht er Anwendungsmöglichkeiten in Gegenden mit beschränkten Rohstoffvorräten aber viel Sand und Sonne. Srubar denkt sogar an zukünftige Bakterienlieferungen auf den Mars, wo sowohl Sand und Sonne reichlich vorhanden sind.

– In North Carolina produziert Biomason (www.biomason.com) kleine vorfabrizierte Bauteile wie Bodenplatten oder Backsteine. In einer Form wird eine Mischung aus Zuschlag und natürlich vorkommenden nicht-pathogenen Bakterien (Sporosarcina pasteurii) mit in Wasser suspendierten Calciumverbindungen und Nährstoffen gefüttert. Die Bakterien bilden CaCO3, das an den festen Bestandteilen haftet und die Hohlräume zunehmend auffüllt. Innerhalb von zwei bis fünf Tagen sind die Bauteile ausgehärtet. Im Vergleich zu mit PC produzierten Bauteilen sollen sie in vielen Eigenschaften wie Druck- oder Frost-Tausalzbeständigkeit überlegen sein und dies – so Biomason-CEO Ginger Krieg Dosier – bei 99,4 Prozent weniger CO2-Emissionen.

Noch kein Durchbruch trotz bester Eigenschaften

trum sowie Sauerstoffatomen in den Ecken, die lange Ketten bilden. Sie verleihen Geopolymerbetonen ausgezeichnete Eigenschaften: Bei der Herstellung wird wenig bis keine Wärme benötigt, die CO2Emissionen sind 80 bis 90 Prozent tiefer als bei üblichen Betonen, denen sie in vielen Kenngrössen (höhere Zug- und Druckfestigkeit, bessere Korrosions- und Feuerbeständigkeit, schnellere Aushärtung, . . .) überlegen sind.

Doch auch ein halbes Jahrhundert nachdem der französische Chemiker Joseph Davidovits den Begriff «Geopolymer» prägte, werden Geopolymerbetone selten eingesetzt. Ein gewichtiger Grund dafür mag in der Herstellung liegen: Ausgangsmaterialien sind aluminat- und silicathaltige Materialien (Flugaschen oder Schlacken aus der Eisenproduktion, Kaolin) sowie je nach Anwendung auch Zuschlagstoffe, die mittels relativ hohen Mengen an stark basischen Aktivatoren in steinharte anorganische Polymere umgewandelt werden. Geforscht wird allerdings weiterhin an verschiedenen Orten, so auch an der TU Darmstadt.

Das grösste je mit Geopolymerbeton realisierte Projekt ist in Australien: Beim 2014 eröffneten Toowoomba-Wellcamp-Airport BWWA in der Nähe von Brisbane wurden rund 40 000 Kubikmeter Geopolymerbeton für den Bau von 435 Millimeter dicken stark beanspruchten Pistenbelägen sowie verschiedenen weiteren Bauten einge-

Seit Längerem ist bekannt, das verschiedene Bakterien und Pilze Risse in Beton schliessen können (selbstheilende Betone). Neuere Untersuchungen gehen aber weiter: Dank Bakterien kann bei gewissen Anwendungen ganz auf PC verzichtet werden. Zwei Beispiele: – Forscher an der University of Colorado in Boulder (www.colorado.edu) haben kürzlich gezeigt, dass Cyanobakterien der Gattung Synechococcus ein Gemisch aus Sand und einem Hydrogel wie Gelatine mineralisieren und verfestigen können.

Die gelartige Masse dient den Bakterien als Nährstoff und Wasserquelle. Die Bakterien ihrerseits produzieren CaCO3 und binden dabei CO2.

In Bild 1 ist ein Bauelement dargestellt, das nach diesem Verfahren produziert wurde. Grosse Bauwerke können damit allerdings nicht hergestellt werden. Will Srubar von der Universität Boulder sagt:

Bild 5: CO2 aus dem Tank im Hintergrund wird in den beiden luftdicht abschliessbaren mobilen Containern von Neustark dauerhaft in Betongranulat fixiert.

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Bild: Neustark

«Lebende» Betone

Die monomeren Bauteile der anorganischen Geopolymere sind Tetraeder mit Aluminium- oder Siliciumatomen in Zen­

10/2021

Umwelt

setzt. Vielversprechend scheint zudem der Einsatz von Geopolymerbeton beim 3D-Druck zu sein.

CO2 in Betonabbruch fixiert Beton enthält grosse Mengen an reaktiven Calciumverbindungen, die CO2 unter Bildung von CaCO3 binden können. Darauf basiert ein Verfahren, das die Neustark AG (www.de.neustark.com), ein 2019 gegründetes ETH-Spin-off in Bern, entwickelt hat.

In der Schweiz fällt viel Betonabbruch an, der nach der Aufarbeitung in Recyclingbeton einen Teil des üblicherweise verwendeten Betongranulats (Kies und Sand) ersetzen kann. Neustark setzt 15 Kubikmeter eines aufbereiteten Betongranulats in luftdicht abschliessbaren mobilen Containern einem grossen Partialdruck von CO2 aus (Bild 5). Nach 1 bis 2 Stunden sind insbesondere im Feinanteil der Gesteinskörnungen rund 80 Prozent der reaktiven Calciumverbindungen in kristallines CaCO3 umgewandelt. In der Kästli Bau AG in Rubigen, mit der Neustark intensiv zusammenarbeitet, werden so zukünftig bis zu 60 000 Tonnen Betongranulat pro Jahr aufbereitet werden; das CO2 stammt aus der Biogasanlage der Ara Region Bern.

Bereits setzen mehrere Fertigbetonwerke «Neustark-Granulate» ein, mit denen rund 10 Kilogramm CO2 pro Kubikmeter Frischbeton ohne Änderung der etablierten Verarbeitungsprozesse dauerhaft fixiert werden; als Nebeneffekt kann zudem die Zementmenge reduziert werden. Der erhärtete Beton erfüllt alle Vorgaben der Betonnormen bezüglich Druckfestigkeit, Dichte, Elastizität und Langlebigkeit.

«Bis 2050 will Neustark die CO2-Emis­sionen der globalen Baubranche um 1 Milliarde Tonnen jährlich reduzieren», formuliert Johannes Tiefenthaler, einer der Gründer von Neustark, die Ziele des Unternehmens. Dazu soll ab 2025 eine Weiterentwicklung des Verfahrens beitragen, dank der über 150 kg CO2 pro Kubikmeter Beton dauerhaft gespeichert werden. Damit würde bei der Zement- und Betonherstellung mindestens soviel CO2 gebunden, wie bei der Produktion freigesetzt wird.

Literatur [1] Kurt Hermann, «Der beschwerliche Weg zur CO2-Neutralität», ChemieXtra 11 [6], 36–39 (2021).

[2] SN EN 197-1:2011: «Zement – Zusammensetzung, Anforderungen und Konformitätskriterien von Normalzement», Ausgabe 2011.

Weiterführende Literatur – «Dekarbonisierung von Zement und Beton – Eine CO2-Roadmap für die deutsche Zementindustrie», herausgegeben vom Verein Deutscher Zementwerke e.V.; https://www.vdz-online. de/dekarbonisierung – David Perilli, «A short look at low carbon cement and concrete», Global Cement 01 April 2020 – Frank Winnefeld & Andreas Leemann, «Nachhaltige Betone mit alternativen Bindemittelsystemen – was wird die Zukunft bringen?» in FSKB-Seminar «Am Puls der Betontechnologie – neue Erkenntnisse», Dagmersellen, 25.04.2017 – Horst-Michael Ludwig, «Neuartige Bindemittel − die Zeit nach dem Portlandzement», 14. Symposium Baustoffe und Bauwerkserhaltung 2018, 49–59.

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Bild: Envato

Umwelt

95 Prozent der Silber-Nanopartikel werden im Klärschlamm gebunden. Der Schlamm wird grösstenteils verbrannt. Schwermetalle werden dabei abgeschieden und sollten nicht in grösseren Mengen in die Umwelt gelangen.

Nanosilber in metallischer Form wirkt umweltschädlich

Nanosilber landet kaum im Gewässer

Nanosilber ist das Paradepferd im Nanotechnologie-Stall – und zwar nicht als blosse Zukunftshoffnung, sondern bereits auf breiter Front in Konsumprodukten.

Längst sind Hunderte von Produkten im Umlauf, die Silbernanopartikel enthalten.

Zum Einsatz kommen die Partikel zum Beispiel in Kosmetika, Lebensmittelverpackungen und Desinfektions- und Reinigungsmitteln. Verbreitet sind auch antibakterielle Socken und Funktionskleidung, in deren Textilien Nanosilber eingearbeitet ist. Der weltweite Verbrauch von Nanosilber wird auf über 300 Tonnen pro Jahr geschätzt – ein beträchtlicher Teil davon gelangt über das Abwasser in den Wasserkreislauf.

Im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms «Chancen und Risiken der Nanomaterialien» (NFP 64) hat nun 60

Bild: Envato

Eine im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms «Chancen und Risiken der Nanomaterialien» (NFP 64) durchgeführte Studie zeigt nun erstmals auf, dass Nanosilber auf dem Weg zur Kläranlage rasch in weniger problematische Formen umgewandelt wird. Zudem wird es effizient im Klärschlamm zurückgehalten, sodass nur ein kleiner Teil in unsere Gewässer gelangt.

Längst sind Hunderte von Produkten mit im Umlauf, die Silbernanopartikel enthalten. Zum Einsatz kommen die Partikel zum Beispiel in diversen Kosmetika.

ersmals ein Team um Ralf Kägi von der Eawag in Dübendorf genauer untersucht, was mit dem Nanosilber auf dem Weg vom Siphon bis in die Kläranlage geschieht und in welcher Form es schliesslich in die Umwelt gelangt.

Abwasserproben und Laborexperimente Dazu haben die Forscher einerseits Proben im Schweizer Abwassersystem genommen, um den Transport des Nanosilbers zu untersuchen. Andererseits haben 10/2021

Umwelt

sie in Laborexperimenten ermittelt, wie sich verschiedene Formen von Nanosilber im Kontakt mit Abwasser und in der Kläranlage verhalten. Dabei zeigte sich, dass das Nanosilber nicht lange in seiner metallischen Form bleibt, sondern sehr effizient in ein Silbersulfidsalz umgewandelt wird.

«Wir gehen davon aus, dass die Sulfidation zu einem grossen Teil bereits im Abwasserkanal passiert», sagt Kägi. Das ist eine gute Nachricht, denn «diese Salzkristalle bereiten viel weniger Probleme, das Silber ist in dieser Form viel schlechter löslich».

Es sind vor allem gelöste Ionen, die Sorgen bezüglich der Schädlichkeit von Silber in der Umwelt bereiten und etwa die Bakterien im Klärschlamm von ihrer Arbeit abhalten.

Dass auch Nanosilber rasch in Silbersulfid umgewandelt wird, und zwar unabhängig davon, welche Beschichtungen die Partikel tragen, haben die Forschenden das erste Mal klar aufgezeigt – bisher war der Effekt nur von Abwässern der Fotoindustrie bekannt. Offenbar spielt die ursprüngliche Form des Silbers im Abwasser – ob als metallische Nanopartikel, gelöst als Silberionen oder als unlöslicher Silbersalzniederschlag – keine entscheidende Rolle bei der Sulfidation. Die Geschwindigkeit der Versalzung ist allerdings stark von der Grösse der Partikel abhängig, kleines Nanosilber (10 Nanometer) wird sehr rasch umgewandelt, grössere Partikel sulfidisieren womöglich nur unvollständig und können so noch länger Silberionen in die Umwelt abgeben.

Über das NFP 64 Das Nationale Forschungsprogramm «Chancen und Risiken von Nanomaterialien» (NFP 64) hat zum Ziel, Wissenslücken zu schliessen, damit Chancen und Risiken des Einsatzes von Nanomaterialien besser eingeschätzt werden können. Die Ergebnisse der 23 Forschungsprojekte sollen unter anderem als Basis dienen für die Erstellung von Richtlinien für die Produktion, den Einsatz und die Entsorgung von Nanomaterialien. Damit werden die Entwicklung und Anwendung sicherer Technologien unterstützt, der Nutzen des Einsatzes von Nanomaterialien optimiert und die Risiken für Mensch und Umwelt minimiert.

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Silber effizient aus dem Abwasser entfernen Die Forscher konnten weiter zeigen, dass rund 95 Prozent der Nanopartikel im Klärschlamm gebunden werden. Bloss fünf Prozent des Silbers verbleibt im geklärten Wasser. Wenn man diesen Anteil noch weiter senken will, müsste man bessere Teilchenfilter einsetzen. Dabei braucht man nicht gleich in Nanogrössenordnungen vorzudringen: Das sulfidierte Nanosilber aggregiert fast vollständig an grössere Partikel im Abwasser; diese könnten ohne unver-

hältnismässigen Aufwand noch effizienter aus dem Abwasser entfernt werden.

Was mit dem Nanosilber im Klärschlamm weiter passiert, war nicht Teil der Studie. In der Schweiz ist die Ausbringung des Klärschlamms auf landwirtschaftlich genutzte Flächen nicht erlaubt – der Schlamm wird deshalb grösstenteils verbrannt. Schwermetalle werden dabei abgeschieden und sollten nicht in grösseren Mengen in die Umwelt gelangen. www.snf.ch

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61

Umwelt

Ausgediente Akkus

Recycling kommt ins Rollen Schon vor 2020 nahm die Nachfrage nach E-Bikes jährlich mit grossen Schritten zu. Und die Pandemie hat diese Entwicklung nur begünstigt: Um den engen Verhältnissen im ÖV zu entkommen und vielleicht auch, um eine «erlaubte» Tätigkeit im Freien auszuführen, legten sich viele Schweizerinnen und Schweizer ein E-Bike zu.

Mittlerweile ist mehr als jedes dritte Velo, das in der Schweiz verkauft wird, ein E-Bike. Und die Nachfrage steigt weiter. Doch was passiert mit den ausgedienten Akkus?

Konkret rollten im vergangenen Jahr 171 132 E-Bikes über den Verkaufstisch. Und der Trend geht weiter. Bereits über 100 Marken sind erhältlich und etwa im Wochentakt drängt ein neues Unternehmen auf den Markt. Über Gefahren, die von einem E-Bike-Akku ausgehen, wurde schon viel geschrieben.

Solange sich der Akku am Velo befindet, dieses regelmässig benutzt und der Akku gemäss den Herstellerangaben geladen wird, besteht kein Grund zur Sorge. Dass ein beschädigter Akku unverzüglich entsorgt werden soll, dürfte bekannt sein. Wird ein Lithium-Ionen-Akku etwa bei einem Unfall gequetscht, kann es zu einem Kurzschluss kommen und der Akku kann Feuer fangen.

Ebenso wichtig ist es aber auch, dass ausgediente Akkus nicht zuhause gelagert werden, bevor sie entsorgt werden. Denn wenn ein Akku lange nicht benutzt wird, und seine Kapazität unter ein bestimmtes Minimum sinkt – eine sogenannte Tiefentladung – besteht bei der Wiederverwendung das Risiko eines Kurzschlusses. Darum sollten Akkus, die nicht mehr verwendet werden, möglichst zeitnah entsorgt werden. Dank der vorgezogenen Entsorgungsgebühr, die im Kaufpreis enthalten ist, können Akkus bei jeder offiziellen Verkaufsstelle von E-Bikes oder auch bei bedienten Entsorgungsstellen von Gemeinden kostenlos abgegeben werden. Mit dieser Gebühr wird die Sammlung, der Transport und das Recycling der alten Akkus finanziert. Die Lebensdauer eines EBike-Akkus beträgt etwa acht Jahre. Somit befinden sich die meisten jemals in Verkehr gebrachten Akkus noch im Umlauf. Momen¹ im Auftrag von Inobat

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tan werden pro Tag in der Schweiz aber bereits über hundert Akkus zurückgebracht.

In den nächsten Jahren ist damit zu rechnen, dass sich diese Zahl vervielfacht.

Bild: Kyr yl Gorlov / iStockphoto

Sara Blaser ¹

Was passiert nach der Sammelstelle?

Ausgediente Akkus werden in der Schweiz bei der Firma Batrec verarbeitet. Um zu verhindern, dass sich Lithium-Ionen-Akkus entzünden, werden diese zuerst vollständig entladen, indem sie mehrere Wochen in Salzwasser eingelegt werden. Anschlies­send werden sie unter Wasser geschreddert. Der brennbare Elektrolyt wird dabei weggewaschen. Danach folgt die mechanische Aufbereitung: Die Aluminium- und Kupferfolien sowie der Kunststoff werden von der sogenannten Schwarzmasse getrennt. Dieses Pulver enthält neben Grafit, das für die schwarze Farbe verantwortlich ist, Kobalt, Nickel, Mangan und Lithium. Diese Wertstoffe werden in einem Schwester-Werk von Batrec zurückgewonnen. Etwa 95 Prozent von Kobalt und Nickel können zurückgewonnen werden. Anders als der Name vermuten lässt, besteht ein Lithium-Ionen-Akku nicht hauptsächlich aus Lithium, sondern nur zu ungefähr drei Prozent. Dieses Lithium landet zusammen mit den übrigen Rückständen auf der Deponie. Eine Rückgewinnung wäre theoretisch möglich, lohnt sich aber nicht, weil der primäre Rohstoff aktuell noch viel günstiger ist. Wenn die Recyclingmengen und die Nachfrage nach Lithium in den nächsten Jahren deutlich ansteigen, könnte sich dies schon bald ändern.

Wenn ein E-Bike-Akku im Recycling landet, ist er nicht unbedingt kaputt, sondern die Speicherkapazität ist für den Einsatz im Velo zu gering – ab etwa 40 Prozent. Als stationäre Speicher reichen diese Akkus

E-Bikes sind in der Schweiz äusserst beliebt.

jedoch noch bestens aus. Mehrere Akkus zusammengebaut könnten so in einem zweiten Leben als Heimspeicher für Solaranlagen verwendet werden. Attraktiver aber ist, für diese Art von Second-LifeAnwendung gebrauchte Akkus aus Elektroautos zu verwenden. Zahlreiche solche Speicher sind schon in Betrieb.

Ein anderer Ansatz ist, einzelne Zellen aus den gebrauchten Akkus wieder zu verwenden. Ein E-Bike-Akku besteht aus vielen kleinen, in Serie geschalteten Zellen, welche die typische zylindrische Form von Gerätebatterien aufweisen. Wenn eine einzige Zelle defekt ist, funktioniert der ganze Akku nicht mehr. Das Schweizer Start-up Libation verfolgt das Ziel, die noch funktionsfähigen Zelle ausfindig zu machen und aus ihnen neue Akkus zu bauen. Die Herausforderung dabei ist, die Zellen in Bezug auf die Degradation, Kapazität, Sicherheit und Selbstentladung zu prüfen. Marktreif sind solche Upcycling-Batterien noch nicht.

Denkbare Einsatzmöglichkeiten sind z. B. in kleinen Fahrzeugen wie Putzfahrzeugen.

In den nächsten Jahren werden mehr Akkus im Recycling landen. Die Recyclingund Upcycling-Methoden entwickeln sich weiter und sich neue Geschäftsmodelle etablieren werden. www.inobat.ch 10/2021

Verfahrenstechnik

Neue Materialien für die Wirkstoffforschung und die Materialwissenschaft

Die automatisierte Synthese

Die Entwicklung von automatisierten Anla­ gen für chemische Reaktionen zum Her­ stellen neuer Materialien für verschiedene Anwendungen in Biomedizin, Pharmazie, Elektronik und vielen weiteren Bereichen ist Ziel von Wissenschaftlerinnen und Wis­ senschaftlern weltweit. «Solche Synthese­ anlagen erlauben es, chemische Re­ak­ tionen dank automatisierter Abläufe reproduzierbar und standardisiert durchzu­ führen, ohne dass Menschen Chemikalien ausgesetzt werden», erklärt Professor Ste­ fan Bräse, Direktor am Institut für Biologi­ sche und Chemische Systeme (IBCS) des KIT. «Zudem erhöhen automatisierte Pro­ zesse den Durchsatz von Reaktionen und damit die Effizienz der Forschungsvorha­ ben. Dies führt schneller zu neuen Er­ kenntnissen.»

Das KIT investiert in den kommenden zwei Jahren rund vier Millionen Euro in die Entwicklung einer Anlage zur automatisier­

Bild: Envato

Eine der modernsten Infrastrukturen zur automatischen Prozessführung in der Chemie baut das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gemeinsam mit der BASF SE auf: Die Anlage wird zunächst neue Substanzen parallelisiert für Anwendungen in Bereichen von Biologie bis Materialwissenschaften herstellen. Langfristig wird die Anlage auch ein Hochdurchsatzverfahren für chemische Reaktionen ermöglichen.

Wenn in den Laboren mit automatisierten Systemen gearbeitet wird, sind die Menschen den Chemikalien weniger stark ausgesetzt.

ten Synthese von neuen chemischen Sub­ stanzen. Die Anlage wird in der «Karlsruhe Nano Micro Facility» (KNMFi) angesiedelt, um interessierten internen wie externen

Forschenden dauerhaft Zugang zu einer der modernsten Infrastrukturen zur auto­ matischen Prozessführung in der Chemie zu ermöglichen. Als strategische Partnerin

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Kathodischer Schutz

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Gepulste Beschichtung und transiente Verfahren

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Galvanische Abscheidung

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Umgang mit grossen Modellen

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Galvanische Korrosion

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Bild: Patrick Hodapp, KIT

V-LINE V-LINE DIEFORMEL FORMELFÜR FÜR DIE DIE VON DIELAGERUNG LAGERUNG VON GEFAHRSTOFFEN GEFAHRSTOFFEN

In der automatisierten Anlage sollen neue Materialien für die Wirkstoffforschung und die Materialwissenschaften durch eine Kombination aus etabliertem Equipment und Open-Hardware-Komponenten hergestellt werden.

wird die BASF in der Anlage Projekte, bei­ spielsweise zur Identifizierung neuer Wirk­ stoffe für die Landwirtschaft, durchführen.

Modularer Aufbau erleichtert künftige Erweiterungen

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In diesem Vorhaben fliessen mehrere Pro­ jekte zusammen, die Forschende im Ar­ beitskreis von Stefan Bräse und weitere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT vorbereitet haben. Die Anlage wird, wo immer möglich, Komponenten freier Hardware und Software integrieren, um eine transparente Entwicklung und eine spätere Nutzung auch durch andere Forschende zu ermöglichen. Zudem wer­ den die einzelnen Komponenten des Sys­ tems modular zusammengefügt, sodass sich künftige Erweiterungen unkompliziert verwirklichen lassen.

Das KIT ist in verschiedenen Konsortien der Nationalen Forschungsdateninfrastruk­ tur (NFDI) engagiert, insbesondere auch in der auf Chemie spezialisierten «NFDI­ 4Chem». Eine enge Abstimmung mit den Konsortien und die Implementierung der in der «NFDI4Chem» entwickelten Soft­ ware und Standards innerhalb der Anlage wird eine langfristig nachhaltige Forschung gewährleisten und die Bereitstellung von Forschungsdaten nach gängigen BestPractice-Modellen fördern.

Chemie ausgerichtet werden: Sie soll klei­ ne organische Moleküle von rund zehn Milligramm bis zu mehreren Hundert Mil­ ligramm herstellen, beispielsweise für che­ mische Zwischenprodukte oder pharma­ zeutische Wirkstoffe. Künftig soll die Anlage aber auch flexibel genutzt werden können und Reaktionen in kleinem Mass­ stab durchführen, damit Forschende in einem parallelisierten Verfahren viele Re­ aktionen gleichzeitig untersuchen können.

Für beide Anwendungsfälle bringt die BASF weitreichende Expertise in das Pro­ jekt ein, denn das Unternehmen betreibt bereits eine automatisierte Hochdurch­ satz-Plattform an seinem Hauptstandort in Ludwigshafen. «Wir freuen uns sehr auf die Zusammenarbeit mit den beteiligten Gruppen des KIT», sagt Andy Wieja, Team Leader Combinatorics & Thermal Charac­ terization bei der BASF. «Die Entwicklung neuer Technologien am KIT wird neue Im­ pulse für die Synthesevorhaben und Pro­ zessautomation in der BASF liefern und so die Forschung und Entwicklung für künfti­ ge Innovationen beschleunigen.»

Das Projekt bringt Expertinnen und Exper­ ten für Prozessführung, Robotik, Soft­ wareentwicklung und Konstruktion zusam­ men, um modernste Technologien und etablierte Prozesse zu kombinieren.

Prozessführung, Robotik, Softwareentwicklung Zunächst soll die Syntheseanlage auf Vor­ haben in der organisch-synthetischen

www.kit.edu 10/2021

VERFAHRENSTECHNIK

Gute Aussichten für die berührungslose Füllstandsmessung

Was schlanke Radarsensoren möglich machen

Das auf QVF-Glasanlagen spezialisierte Unternehmen De Dietrich Process Systems nutzt die neue hochfrequente Radarmesstechnik, um seinen Anwendern eine deutlich bessere Überwachung der Prozesse zu ermöglichen.

Bei der Füllstandmessung in Glasgefässen mit 80 GHz kommen, neben vielen anderen Vorteilen der neuen Radarsensoren, vor allem zwei Aspekte zum Tragen: kleine Prozessanschlüsse und die Möglichkeit, durch nicht-leitende Werkstoffe hindurchzumessen.

Gerade im Glasapparatebau sind die Behälter häufig deutlich kleiner als bei anderen Chemieanlagen. Nicht selten werden neue Verfahren im kleineren Massstab getestet und anschliessend grosstechnisch umgesetzt. Eine genaue und zu­ verlässige Prozessüberwachung ist not­ wendig. Aber genau hier stossen viele bisherige Messsysteme an ihre Grenzen.

Zum einen ist eine hohe chemische Beständigkeit gefordert, die möglichst der von Borosilikatglas 3.3 oder Polytetra­ fluorethylen (PTFE, siehe Kasten) entsprechen sollte. Zum anderen sind die

Bilder: Vega

Radarsensoren mit 80-GHz-Sendefrequenz entwickeln sich immer mehr zum Standard in der Messtechnik. Dabei zeichnen sich die Sensoren nicht nur dadurch aus, dass bestehende Messaufgaben einfacher gelöst werden können, in vielen Anwendungen bietet die höhere Messfrequenz völlig neue Möglichkeiten für eine berührungslose Füllstandmessung.

Die Radarsensoren eignen sich besonders für den Einsatz in kleinen Behältern mit kleinen Prozessanschlüssen, wie sie auch in Glasapparaten vorkommen.

Prozessanschlüsse im Allgemeinen meist kleiner als DN 100. Beiden Anforderungen entsprechen die Radarsensoren Vegapuls 64.

Kleine Prozessanschlüsse dank höherer Sendefrequenz Die Signalfokussierung von Radarsensoren wird im Wesentlichen durch die Sendefre-

Polyurethan, der Konstruktionswerkstoff für anspruchsvolle Formteile Die Emaform AG unterstützt sie zielorientiert, kompetent und zuverlässig von der Entwicklung über den Prototypenbau bis zum lackierten Formteil oder der montierten Baugruppe.

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VERFAHRENSTECHNIK

Polytetrafluorethylen (PTFE) PTFE besser bekannt als Teflon, ist ein thermoplastischer Kunststoff, der sich wachsartig anfühlt. Er wird weder von Lösungsmitteln noch von anderen aggressiven Chemikalien angegriffen. Es zeigt nach Kontakt mit den meisten Chemikalien keinerlei Veränderung.

Seine Oberfläche ist so glatt und gleitfähig, dass kaum eine Fremdsubstanz daran haften bleibt. Feuchtigkeit und UV-Strahlung verursachen keinerlei Volumenänderungen. PTFE ist kältebeständig bis –200 °C und dauerwärmebeständig bis +260 °C.

quenz und den Antennendurchmesser bestimmt. In der Praxis bedeutet das, dass bei einer um den Faktor 3 höheren Sendefrequenz, die Radarsignale um denselben Faktor genauer fokussiert sind. Einflüsse durch Behältereinbauten, wie Rührwerke und Heizelemente oder die Montage dicht an der Behälterwand, wirken sich sehr viel weniger auf das Messergebnis aus. Deutlich kleinere Prozessanschlüsse sind möglich. Trotzdem kann eine sehr gute Signalfokussierung erzielt werden. Um eine Fokussierung von ungefähr 8 Grad zu erreichen, ist bei einem Radarsensor mit 26-GHz-Sendefrequenz ein Prozessanschluss von DN 100 notwendig, bei den 80-GHz-Sensoren Vegapuls 64 genügt hierfür bereits ein Gewindeanschluss von 1½ Zoll. Selbst beim kleinsten ¾-Zoll-Anschluss wird noch ein Öffnungswinkel von 14 Grad erreicht. Damit eignen sich die Radarsensoren besonders für den Einsatz in kleinen Behältern mit kleinen Prozessanschlüssen, wie sie auch in Glasapparaten vorkommen.

PTFE als hochbeständige Prozessabtrennung

Im Glasapparatebau sind die Behälter oft deutlich kleiner. Daher werden Sensoren mit kleinem Prozessanschluss gefordert. Hier eine grafische Darstellung.

Anschlüsse an Glasflanschen erfolgen mit Dichtungen aus PTFE und Losflanschringen aus Edelstahl oder Kunststoff. Da Radarsignale Kunststoffe wie PTFE nahezu ohne eine zusätzliche Dämpfung durchstrahlen können, entwickelte Vega mit De Dietrich Process Systems einen Adapter, der ganz einfach auf den bereits bestehenden Prozessanschluss eines QVF-Glasgefässes montiert werden kann. Um die Abmessungen auch hinsichtlich der Radartechnik und deren Signalreflexionen optimal zu gestal-

Die Radarsensoren Vegapuls 64 liefern medienunabhängig einen millimetergenauen Messwert und zeigen sich unbeeindruckt von den unterschiedlichsten Prozessbedingungen.

ten, wurde die Form des Adapters von Vega über eine Software simuliert und optimiert. Das Ergebnis ist ein Radarsensor mit einem Prozessanschluss aus hochbeständigem PTFE, der direkt an den Glasflansch eines Glasapparats montiert werden kann. Dieser liefert medienunabhängig einen millimetergenauen Messwert und lässt sich von den unterschiedlichsten Prozessbedingungen nicht beindrucken.

(K)ein Blick in die Glaskugel Vor allem bei bereits bestehenden Anlagen sind die Anschlüsse oft alle belegt

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VERFAHRENSTECHNIK

Prozesstemperaturen Nicht selten werden neue Verfahren im kleineren Massstab getestet und anschliessend grosstechnisch umgesetzt.

und es ist nachträglich nicht mehr möglich, einen Prozessanschluss für die Montage eines Radarsensors freizubekommen.

Hier bieten die Sensoren von Vega Möglichkeiten, den Füllstand im Behälter genau zu erfassen.

Da Radarsignale, wie auch Licht, die Wand eines Glasbehälters durchdringen, kann der Sensor direkt über dem Behälter montiert werden. Der Füllstand wird durch das Glas hindurch erfasst. Die Vorteile der Radarmesstechnik mit 80 GHz: Die kleinen Sensoren benötigen deutlich weniger Platz als die bisherige 26-GHz-Ausführung. Dank der sehr guten Signalfokussierung entstehen weniger Störungen durch Einbauten oder Verbindungen der Glasapparate. Um Reflexionen der Radarsignale an der Glasoberfläche zu reduzieren, kann der Sensor einfach über einer leicht schrägen Stelle des Glasbehälters angeordnet werden. Damit werden die Reflexionen an der Glasoberfläche einfach zur Seite «abgelenkt» und gelangen nicht als Störreflexion zurück zum Sensor. Eine zusätzliche Dämpfung der Radarsignale beim Durchstrahlen der Glasfläche hat keinen Einfluss auf die Messung.

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In der Praxis bewährt Viele Anwender haben inzwischen die Vorteile der neuen Radartechnologie mit 80 GHz erkannt und die Sensoren im praktischen Einsatz. Die optimale Lösung ist die Verwendung eines geeigneten PTFE-Adapters, der für den Einsatz in Glasapparaten optimiert wurde. Bei einer Nachrüstung, bei der kein geeigneter Stutzen mehr frei ist, werden die Radarsensoren direkt über dem Glasbehälter montiert und die Messung erfolgt durch das Glas hindurch.

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Verfahrenstechnik

Pumpenkonzepte in der chemischen Industrie

Das Dosieren und Fördern von Flüssigkeiten Pumpen sind allgegenwärtig und man bemerkt sie erst, wenn sie streiken. Das gilt für unser Herz und unseren Darm, genauso bei der Nutzwasserversorgung im Haushalt. Pumpen dienen zur Förderung und zum Transport von Flüssigkeiten, Gasen oder Gemischen sowie zur Druckerhöhung oder zur Dosierung. Die Auswahl einer Pumpe hängt wesentlich davon ab, was und wie viel von einem Medium gefördert werden soll, sowie von seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften.

Bei Verdrängerpumpen wird das Medium durch in sich geschlossene Volumen gefördert. In der Regel kann das Medium auch im Stillstand die Pumpe nicht in umgekehrter Richtung durchströmen. Verdrängerpumpen sind in der Regel selbstansaugend. Das bedeutet, dass auch für Flüssigkeiten konstruierte Pumpen für einen zumeist begrenzten Zeitraum Gase fördern können und so einen zum Ansaugen hinreichenden Unterdruck aufbauen können. Sie werden häufig dann eingesetzt, wenn geringe Fördermengen mit geringem Druck transportiert oder gefördert werden sollen. Sie eignen sich besonders zum Dosieren geringer Mengen oder Durchflussraten von Flüssigkeiten von wenigen Litern bis hinunter zu wenigen Nanolitern pro Minute.

Schlauchpumpen und Spritzenpumpen Unter diesen Pumpen wiederum haben sich zwei Konzepte beim Dosieren und Transportieren von Flüssigkeiten in der chemischen Industrie, der Analytik, der 68

Für die Förderung von Flüssigkeiten in der chemischen Industrie haben sich unterschiedliche Techniken bewährt.

Technik und der Medizin besonders bewährt, und zwar die peristaltischen Schlauchpumpen und die Spritzenpumpen.

Bei Langzeitanwendungen war es aber bei letzterem Pumpentyp bisher von Nachteil, dass die Spritzen manuell ausgewechselt werden mussten, wenn die Anwendung mit der gleichen Flüssigkeit fortgeführt werden sollte. Durch eine technische Innovation ist es der Firma Spetec GmbH nun gelungen, eine Doppelspritzenpumpe zu entwickeln, die diesen Nachteil nicht mehr aufweist.

Hinunter in den Nanoliterbereich Peristaltische Pumpen und Spritzenpumpen ergänzen sich in idealer Weise. Sie ermöglichen kontinuierliche Förderraten von Flüssigkeiten von einigen Millilitern bis hinab zu einigen Nanolitern pro Minute.

Wartung und Bedienung sind ausgesprochen einfach und schnell. Mit beiden Pumpentypen lassen sich sehr konstante und reproduzierbare Förderraten über ei-

Bild: Spetec

Geringe Fördermengen mit geringem Druck

Bild: Envato

In diesem Artikel soll der Fokus auf die Förderung von Flüssigkeiten gelegt werden. In diesem Fall haben sich besonders zwei physikalische Pumpen-Prinzipen besonders bewährt: die Strömungs- und die Verdrängungsmaschinen.

Bei Strömungsmaschinen wird die Energieübertragung ausschliesslich durch strömungsmechanische Vorgänge bewirkt und sie basieren häufig auf dem Prinzip von Schaufelrädern, Kreiseln oder rotierenden Turbinen. Sie sind für äusserst hohe Flussraten oder Drucke besonders geeignet.

Dank einer technische Innovation ist es der Firma Spetec gelungen, eine benutzerfreundlichere Doppelspritzenpumpe zu entwickeln.

nen Bereich von neun Grössenordnungen für unterschiedlichste Flüssigkeiten (Säuren, Alkohole, Benzin, Diesel, oder andere Lösungsmittel) in optimierten Prozessen der Chemie und Technik verwirklichen.

Kontakt Spetec GmbH D-85435 Erding spetec@spetec.de www.spetec.de

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LITERATUR

Wenn die Chemie Farbe bekennt Man muss es gleich auf den Punkt bringen: Das neue Werk «Green Chemistry and Tech­ nology» verblüfft mit seiner ausgesprochen unkonventio­ nellen Themenwahl. Den He­ rausgebern Mark Anthony Benvenuto und George Ruger ist es gelungen, anschauliche Beispiele zum komplexen Thema der Grünen Chemie in einem Buch zu vereinen. Zu­ dem laden sie die Leserin oder den Leser explizit dazu ein, Beiträge – seien diese noch so abseits des «main­ streams» – unbedingt für kommende Bücher einzurei­ chen.

Nun denn, worum geht es konkret? Sieben Autoren

schreiben über ihre prakti­ schen Erfahrungen auf dem Feld der Grünen Chemie. Die Artikel reichen von Erlebnis­ sen im akademischen Umfeld, in der gymnasialen sowie uni­ versitären Ausbildung bis zu konkreten Anwendungen in der Industrie, wie beispiels­ weise den verbesserten Pro­ duktionsbedingungen von Ibu­ profen. Sie sollen inspirieren und konkrete Probleme auf­ zeigen. Fachpersonen, die sich mit der Materie befassen möchten oder müssen, sollten unbedingt einen Blick in das Buch werfen. Auch Lehrperso­ nen oder Hochschuldozenten werden an bestimmten Prob­ lemfeldern hängen bleiben

und neue Erkenntnisse mit­ nehmen.

Auch der Herausgeber Mark A. Benvenuto, der übrigens ehemaliger Präsident der Amerikanischen Chemischen Gesellschaft war, regt mit sei­ nen beinahe philosophischen Schilderungen zum Nachden­ ken an. Was kann ein «mora­ lisch handelnder» Chemiker tun, gibt es so etwas über­ haupt? Der Autor zeigt eine andere Sichtweise auf, die von westeuropäischer Warte aus durchaus überrascht.

Mark Anthony Benvenuto und George Ruger (Hrsg.): «Green Chemistry and Technology», 2021, 1. Auflage, 138 Seiten, 50 Abbildungen in Farbe und

25 Tabellen, Hardcover, De Gruyter, ISBN: 978-3-11066991-6, 978-3-110-66998-5 (eBook).

Text: Roger Bieri

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VERBANDSSEITE

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■ Präsident Kurt Bächtold Bodenackerstrasse 15F CH-4334 Sisseln praesident@cp-technologe.ch

■ Höhere Fachprüfung ■ Termine Chemietechnologe Alle Termine online Siegfried AG, Daniel Müller anschauen: Untere Brühlstrasse 4 www.cp-technologe.ch CH-4800 Zofingen weiterbildung@cp-technologe.ch

SCV SEKTION NORDWESTSCHWEIZ Sommerliches Grillen am Waldrand

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VERBANDSSEITE

Bei sommerlichen Temperaturen haben sich am Samstag, 21. August 2021, die Grilladen-Liebhaber der SCV Sektion Nordwestschweiz getroffen.

Treffpunkt war die Sichtern ob Liestal auf dem Grillplatz «Paul’s Waldhaus». Um die trockenen Kehlen wieder zu befeuchten, wurde zuerst ein Apero ausgeschenkt. Dieser wurde von der Sektion NWS spendiert (Bild 1 und Bild 2).

Während die hungrige Schar diskutierend Tipps zum Grillen austauschte, hat unser Obergrillmeister Paul sich um den Grill gekümmert und das Holz für die perfekte Glut aufgeschichtet und Feuer entfacht.

Pünktlich um 17 Uhr war es so weit und die Glut war bereit, um die mitgebrachten Grilladen zu bräunen und knusperig werden zu lassen (Bild 3 und Bild 4).

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Ein schöner Event, den sich die Teilnehmenden für nächstes Jahr wieder wünschen. Dies nimmt der Vorstand als Pflicht wahr und wird im Jubiläumsjahr 2022 wieder einen GrillEvent aufs Jahresprogramm setzen.

An dieser Stelle sei Paul und Christa gedankt für das Zur-Verfügungstellen des Grillplatzes und die vorzügliche Bewirtung der erschienenen Grillitarier mit Salat und Getränken.

All denen, die diesen Anlass verpasst haben, als Trost: Nächstes Jahr kommt bestimmt!

Im Namen des Vorstandes SCV Sektion Nordwestschweiz

Martin Nagel (Text und Bild)

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PRODUKTE

Reader liest Röhrchen im Rack in nur 7 Sekunden

Neu von Micronic ist der High-EndRack-Reader DR710. Er ist in der Lage, ganze Racks mit 2-D-Data-­ Matrix codierten Probenröhrchen zu scannen und auszulesen. Ein Hightech-Bildsensor mit grosser Tiefenschärfe gewährleistet höchste Sicherheit beim Lesen von 2-D-Codes, selbst wenn die Röhrchen nicht bündig mit der Scannerplatte abschliessen. Der DR710 liest Röhrchen im Rack in ungefähr 7 Sekunden, sowie Einzeltubes (im 96-, 48- oder 24-well-Format) in weniger als 2 Sekunden.

Fluid integrity plays a mission-critical role

Durch Aktivierung des einzigartigen aktiven Anti-Frost-Systems des DR710 wird Umgebungsluft in den Scanner eingesaugt und dort von Staub gereinigt. Die erwärmte, trockene Luft im Scanner verhindert Kondensationen innen auf der Scannerplatte und beschleunigt dadurch die Verarbeitungszeit von Racks mit tiefgefrorenen Probenröhrchen.

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Every day, pharmaceutical manufacturers use a vast array of mo­ bile equipment to prepare, store, mix, ferment and transfer their products. Equipment must be connected to both fluid and electrical energy supplies to deliver peak process performance.

Cross-contamination represents one of the main risks in this sector.

Manufacturers need to guarantee fluid integrity and ensure that ev­ ery­thing is cleaned between each stage, while keeping the process under complete control.

The use of quick-release couplings for all applications is a game-­ changer, since it not only saves invaluable time but also raises the productivity bar and improves safe­ ty for operators and installations.

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Der Liquiverter Flex-Mix von APV bietet aufgrund seiner freien Wirbel und der quadratischen Behälterform eine grosse Auflösungskapazität und ist eine gefragte Lösung für die Aufbereitung von Molkerei­ produkten, die Herstellung von Fertiggerichten, Emulsionen sowie die Zubereitung von Stärke- und Hydrokolloidlösungen.

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Option für hohe Scherung für halbautomatische und kontinuierliche Mischanwendungen stellt sicher, dass das gesamte extern oder intern zugeführte Produkt einer hohen Scherung ausgesetzt wird, um bessere Mischergebnisse zu erzielen. Die Wartung ist einfach und trägt zur Optimierung der Gesamtbetriebskosten bei, während der zuverlässige Betrieb durch den Einsatz eines Direktantriebs verbessert wird, der den Verschleiss von Ersatzteilen reduziert.

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PRODUKTE

Der praxisnahe Ausbruchstest für Laborabzüge Laborabzüge sorgen für den Personenschutz bei Arbeiten mit schädlichen Aeorosolen und Partikeln. Um diesen Schutz langfristig zu gewährleisten, sind regelmässige Kontrollen und Wartungen unerlässlich. Bisher fehlte jedoch ein günstiger praxisnaher Test, der an der Installation eine verlässliche und nachvollziehbare Aussage zur Arbeitssicherheit zulässt.

Der patentierte Ausbruchstest Conttest wurde von Skan komplett neu entwickelt und ist daher mit bestehenden Testverfahren schwer zu vergleichen.

Der Test vergleicht die Luftkonzentration eines Stoffes innerhalb des Abzuges mit der Konzentration aus­serhalb, direkt am Arbeitsort des Operators. Mit einem Feld von Sensoren am Testkörper (Dummy) lassen sich Fehlfunktionen (Luftund Regeltechnik, Filterfunktion) im Arbeitsbereich genau lokalisieren. Bei dem Verhältnis der beiden Werte (innen/aussen) zueinander spricht man vom «Ausbruchswert».

Im Arbeitsbereich wird ein Lösungsmittel freigesetzt (umweltund klimafreundlicher als viele bisher eingesetzten Prüfmittel und Gase). Die Testanlage simuliert während der Freisetzung die Bewegungen des Anwenders, innerhalb und ausserhalb des Arbeitsbereiches. Auch Einbauten und Gerätschaften innerhalb des Abzugs werden dabei berücksichtigt.

Sensoren auf Nasen-, Brust- und Bauchhöhe sowie auf den «Ar-

men» des beweglichen Testkörpers messen, wie der Anwender vor eventuell austretenden Stoffen geschützt ist. So kann eine zuverlässige Aussage zur Sicherheit und Funktion der Anlage gemacht werden. Falls der Laborabzug Mängel zeigt, werden Massnahmen bestimmt, um die Arbeitssicherheit zu gewährleisten. Da die Testdauer nur 10 Minuten beträgt, kann man nach einer Änderung an der Installation den Test umgehend wiederholen. Der abschliessende Bericht ist einfach nachzuvollziehen und visualisiert die Containment-Leistung anhand eines Kurvendiagramms.

Skan AG CH-4123 Allschwil info@skan.ch www.skan.ch

Sichere Lösemittelentsorgung Die neue Systemlösung von Asecos ermöglicht eine schnelle und sichere Entsorgung von entzündbar bis hochentzündbaren Lösemittelabfällen. Sie besteht aus einem feuerbeständigen Typ-90-Unterbauschrank und Entsorgungskomponenten. Die Funktionseinheit ist ab sofort als gesamtheitlich zerti­ fiziertes Produkt erhältlich. Sie kommt als komplette Entsorgungseinheit unter Laborabzügen und an Gefahrstoffarbeitsplätzen zum Einsatz.

Im Labor gehören die gesetzeskonforme Lagerung und der sichere Umgang mit Gefahrstoffen zum Alltag. Was im täglichen Handling jedoch schnell vergessen gehen kann: Auch nach der Verwendung bergen entzündbare Stoffe Gefahren für Mensch und Umwelt.

Wird ein Gefahrstoff nicht mehr benötigt, muss er entsorgt werden.

Diese Abfallstoffe können aber noch immer brennbar, giftig, ätzend, oxidierend oder auf andere Art gesundheitsschädlich sein. Die Aufgabe der Anwender ist es, technische Schutzmassnahmen zu ergreifen.

Mit der Systemlösung von Asecos sind entscheidende Gefahren gebannt: Die Kombination aus Entsorgungskomponenten und feuerbeständigem Sicherheitsschrank ermöglicht sichere Entsorgung von entzündbar bis hochentzündbaren Lösemittelabfällen direkt an der Entnahmestelle.

Die Entsorgungsschränke von Asecos und der Firma S.C.A.T. Europe

GmbH leisten eine hohe Sicherheit. Die Einheit wurde durch verschiedene unabhängige Institute sicherheitstechnisch bewertet, geprüft, zertifiziert und bildet die Grundlage einer umfangreichen Dokumentation der Entsorgungssysteme, die inklusive Bedienungsanleitung beim Kauf bereitgestellt wird.

Asecos Schweiz AG CH-6264 Pfaffnau info@asecos.ch www.asecos.com Ilmac 2021 Halle 1.0, Stand E170

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PRODUKTE

Feuchttücher zur Desinfektion im Reinraum

Für die Flächendesinfektion von sterilen Oberflächen geeignet, an denen die Verwendung von besonders partikelarmen Tüchern erforderlich ist. Die perform sterile Wipes IPA von Schülke entsprechen den hohen Anforderungen für die Verwendung im Reinraumbereich GMP A/B und sind doppelt umverpackt.

Die wichtigsten Eigenschaften: – schnell, effektiv und rückstandsfrei – 20 gebrauchsfertige getränkte Tücher – steril (X-Ray bestrahlt) und doppelt umverpackt – geeignet für Reinraumklasse A/B, ISO Klasse 5/6 – niedrige Partikelabgabe – farbstoff- und parfümfrei – Wirksamkeit geprüft nach Europäischen Normen (EN)

Schülke & Mayr AG CH-8003 Zürich mail.ch@schuelke.com www.schuelke.ch

Versuchsplanung – so einfach wie noch nie

Universelle Pipettenspitzen

Die Pipettenspitzen Rotilabo von Roth Selection in den Grössen 10 µl, 10/20 µl XL, 200 µl, 1000 µl, 5 ml und 10 ml werden aus nicht cytotoxischem, biologisch inertem und hochtransparentem Polypropylen hergestellt. Die Produktion erfolgt unter streng kontrollierten Reinraumbedingungen. Die Pipettenspitzen besitzen eine extra glatte Innenoberfläche sowie eine Graduierung für eine schnelle und bequeme visuelle Volumenprüfung.

Die universelle Form der Spitzen passt zu den gängigen Pipettenmodellen von Roth, Sartorius, Brand, Eppendorf, Finnpipette, Gilson und Rainin. Zudem gewährleistet sie ei-

nen einfachen und mühelosen Abwurf. Das spezielle Design verhindert DNA-Denaturierung. Die Pipettenspitzen sind RNase/DNase-frei und frei von humaner DNA sowie Pyrogen- und PCR-Inhibitor-frei sowie metallfrei. Die Auslieferung erfolgt entweder lose im Beutel, in Nachfüllpackungen zu 10 × 96 Spitzen oder in der Box mit Scharnierdeckel in Packungsgrössen 8 oder 10 × 96.

Roth AG CH-4144 Arlesheim info@carlroth.ch www.carlroth.ch

Industrietaugliche Infrarotsensoren – Ex-geschützt und mit Hart-Schnittstelle

Für die neue Version 6.0 hat Aicos Technologies das schon bisher sehr benutzerfreundliche Versuchs­ planungs-Expertensystem Stavex komplett neu überarbeitet. Dabei wurde die «User Experience» in einer gemeinsamen Studie mit der Universität Basel anhand aktueller Forschungsergebnisse optimiert.

Dies gewährleistet einen mühelosen Arbeitsablauf, sowohl für neue als auch erfahrene Benutzer.

Stavex 6.0 ist eine Windows-App, die im Firmen-Intranet mit einem Standardbrowser benutzt wird. Daher erinnert die Bedienung an eine mobile App, obwohl es sich um ein vollständiges statistisches Versuchsplanungstool handelt, das alle Bereiche vom anfänglichen Screening bis zur finalen Optimierung abdeckt.

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Selbst komplexe Situationen können einfach analysiert werden. Für die Darstellung der Ergebnisse steht eine Vielzahl an Grafiken zur Verfügung; das Reporting ist sehr flexibel, aber leicht bedienbar.

Da die zugrundeliegende statistische Methodik unabhängig vom Anwendungsgebiet ist, kann das Tool sowohl in der pharmazeutischen und chemischen Branche als auch in der Biotech- oder Food-Industrie eingesetzt werden.

Aicos Technologies AG CH-4123 Allschwil info@aicos.com www.aicos.com Ilmac 2021 Halle 1.0, Stand C167

Fluke Process Instruments erweitert seine Pyrometerbaureihe Thermalert 4.0, um eigensichere Ausführungen und Hart-Protokoll als zusätzliche Schnittstellenoption.

Die robusten, intelligenten und kompakten Infrarotsensoren im IP65-Edelstahlgehäuse lassen sich einfach per 2-Draht-Installation anschliessen. Sie bieten eine zukunftssichere, Industrie-4.0-taugliche Lösung zur berührungslosen, automatischen Echtzeit-Temperaturüberwachung. Diverse Spektralmodelle decken einen Messtemperaturbereich von –40 °C bis 2300 °C ab und eignen sich für zahlreiche industrielle Anwendungen, wie in der Herstellung und Verarbeitung von Metall, Glas und Kunststoff. Mit den neuen eigensicheren Modellen in Zündschutzart Ex ib stehen nun auch Infrarotthermometer zum Einsatz in gas- und staubexplosionsgefährdeten Bereichen der Zonen 1 und 21 zur Verfügung.

Die IR-Temperatursensoren enthalten galvanisch isolierte Analog- und RS485-Schnittstellen. In einem RS485-Netzwerk können bis zu 32 Geräte angeschlossen werden. Alle Modelle sind zudem wahlweise auch mit Anbindungsmöglichkeiten für Ethernet, EtherNet/IP und Profinet IO sowie ganz neu mit HartProtokoll verfügbar.

Fluke Process Instruments GmbH D-13127 Berlin info@flukeprocessinstruments.de www.flukeprocessinstruments.com

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PRODUKTE

PRÄZISES LIQUID-HANDLING

Schneller Muffelofen: Sulfatveraschung spart Arbeitszeit

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Eine Produktlinie, die Ihnen mehr bietet.

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Unter Nassveraschungen ist die Bestimmung des Glührückstandes nach Säure-Behandlung der Probe (z. B. Sulfatasche) zu verstehen.

Das Deutsche Arzneimittelbuch (DAB), das Europäische Arzneimittelbuch (Pharm Eu), das Japanische Arzneimittelbuch (JP), internationale Normen wie z. B. ISO sowie die amerikanische Arzneimittelbehörde USP beschreiben die Sulfatveraschung für Rohstoffe, Pharmazeutika sowie Produkte in der Veterinärmedizin. Ebenso ist für die Prüfung von Kautschuk, Elastomeren und Kunststoffen die Sulfatasche vorgeschrieben.

Die Sulfataschebestimmung gemäss den vorgenannten Vorschriften ist bedingt durch die einzelnen Arbeitsschritte ein mühseliger und langwieriger Prozess und zudem für den Bediener äusserst unangenehm. Das Probengut wird dabei in einem Porzellan- oder Platintiegel mit Schwefelsäure versetzt, danach auf offener Flamme vorverascht und anschliessend im konventionellen Muffelofen bei ungefähr 600 °C bzw. 850 °C (je nach Vorschrift) verascht. Neben den aufwendigen Arbeitsschritten (dauert bis zu 12 h) ist das Handling mit der abrauchenden Schwefelsäure äusserst umständlich und gesund-

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heitsbeeinträchtigend. Nach der Beendigung des Schwefelsäureabrauchens sind vielfach aufwendige Reinigungssarbeiten am Abzug vorzunehmen.

Eine Alternative bezüglich der Automatisierung, der Schnelligkeit, des Arbeitsschutzes und des Bedienerkomforts stellt der neue schnelle Muffelofen Phönix Black SAS dar.

Anwendungsbeispiele: – Zucker – Glycerin – Pharmazeutika – Pharma-Rohstoffe – Elastomere – Kautschuk – PVC – Mineralölprodukte – Gebrauchtöle – Schmierfette – Industriechemikalien – und vieles mehr

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