ChemieXtra 11-12/2023 by SIGWERB GmbH

11–12/ 2023

November/Dezember 2023

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

H-Save Ausgabeautomat Wege sparen durch dezentrale Versorgung

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EDITORIAL

Wasserschloss im Wandel Ein Besuch an der Aqua Suisse in Zürich hat gezeigt: Neue Lösungen für die Wasserwirtschaft sind stark gefragt. Ein reges Treiben war zu beobachten an der zweiten Ausgabe der Messe, die nun zweijährlich und alternierend mit der Aqua Pro in Bulle stattfinden soll.

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Zum Wasser hat die Schweiz eine besondere Beziehung. Und diese ist derart selbstverständlicher Natur, dass wir sie gern und oft gar nicht wahrnehmen. Erst durch den Blick von aussen realisieren wir, dass das Wasserschloss Europas bei vielen Besucherinnen und Besuchern grosses Staunen hervorruft: Die kristallklaren Bäche, die türkisfarbigen Seen (in denen man sogar baden kann!), die imposanten Staumauern, die vom Regen gesäuberte Sicht auf die Alpen und nicht zuletzt das Hahnenwasser, das man hier unbesorgt trinken kann. Doch der Schein der kostbaren Ressource trügt. Waren wir mit künstlich belüfteten Seen schon länger vertraut, markierte der Blausee-Skandal möglicherweise eine Zäsur. So häufen sich seither die Meldungen über zu hohe Konzentrationen von Industriechemikalien oder Pestiziden in Gewässern, sogar in heimischen Mineralwassern wurden PFAS nachgewiesen. Doch nicht nur der Wasserkreislauf, die chemische Zusammensetzung des Wassers und der Stoffhaushalt der Gewässer geben Anlass zum Handeln. Wir müssen uns auch an neue Wasserrisiken anpassen. Schneearme Winter, die Trockenheit und als Konsequenz mehr Überschwemmungen verursachen, verlangen einen sparsameren Umgang mit dem nassen Element. Und was neue Bewässerungssysteme in der Landwirtschaft einsparen, steht der Energieproduktion durch Wasserkraft zur Verfügung. Zur Risikominimierung gehören aber auch neue Frühwarnsysteme in Gefahrenzonen, die eine schnellere Umsetzung von Schutzmassnahmen gegen Hochwasser ermöglichen. Sensornetzwerke, die Pegelstände, Bodensättigung und Wetterdaten überwachen – gegebenenfalls durch künstliche Intelligenz unterstützt. In anderen Worten: Modernes Wasser-Management hat mehr Wirkung als reine Symptombekämpfung wie der Bau neuer Rheinschiffe mit weniger Tiefgang. So sollen allein am Alpenrhein in den nächsten zwei Dekaden 1,4 Milliarden Franken in Hochwasserschutz und ökologische Aufwertungen investiert werden. Zurück zur Messe: Das Fachwissen der Spezialisten für Wassertechnologie, die sich an der Aqua Suisse präsentierten, ist auch international gefragt. Ob das Know-how auch zum Exportschlager wird, wie wir es kennen von der Bahn- oder der Uhrenindustrie? Jedenfalls haben wir es hier mit einer vielversprechenden Branche zu tun, deren Märkte sich auf der ganzen Welt befinden. Es bleibt also spannend zu beobachten, wer künftig wem das Wasser reicht.

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

CHEMIE

Mikroroboter, die Zellen erforschen

Synthesegaschemie: nachhaltig durch Eisen-Kat

Um die Synthesegaschemie auf «nachhaltig» zu trimmen, bringt das Leibniz-Institut für Katalyse einen entscheidenden «Mitspieler» in Top-Form: den Eisenkatalysator.

BIOWISSENSCHAFTEN

An der Technischen Universität München wurde erstmals ein Mikroroboter entwickelt, der im Zellverbund navigieren und einzelne Zellen gezielt stimulieren kann.

Eine Impfung gegen alle Corona-Varianten

Ein einziger Impfstoff soll gegen alle heutigen und zukünftigen Varianten von SARS-CoV-2 schützen? Im Vereinigten Königreich laufen die ersten klinischen Studien am Menschen.

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

Erscheinungsweise 7 × jährlich Jahrgang 13. Jahrgang (2023) Druckauflage 7650 Exemplare

Ilmac: Das war die Basler Ausgabe

Vom 26. bis 28. September wurden die Basler Messehallen wieder zum Treffpunkt der Chemie- und Life-Science-Branche. Eine ausführliche Nachschau über die Ilmac 2023.

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

Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler

Abonnemente +41 41 711 61 11 info@sigwerb.com www.chemiextra.com

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

ISSN-Nummer 1664-6770 Internet www.chemiextra.com

Alexander Jegge a.jegge@sigwerb.com

Geschäftsleiter Andreas A. Keller

Redaktionelle Mitarbeit Dr. Kurt Hermann

VERANSTALTUNGEN

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

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

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Universität Freiburg: Eine neu geschaffene Zutat für Lebensmittel und Getränke ist nicht nur gesund und nachhaltig, sondern soll auch Verdauungsprozesse gezielt beeinflussen.

MEDIZIN

ERNÄHRUNG Auf dem Weg zur Superzutat

Farbmittel aus der Biofabrik

Pflanzenfarbstoffe in Zellfabriken herstellen: An der ZHAW wurde nun ein entscheidender, bislang unbekannter Schritt in der Biosynthese aufgeklärt.

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

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.

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

FIRMEN BERICHTEN

Neue Geräte für kontrollierten Pflanzenwuchs

Universität Zürich: Die Forschung an der Pflanze Arabidopsis thaliana erfordert kontrollierte Bedingungen. Zwei Klimakammern wurden durch Weiss Technik saniert.

Pumpen wie das Herz

Vom Herz inspiriert: Forschende in Österreich haben gezeigt, wie gepulstes Pumpen die Reibung und den Energieverbrauch beim Pumpen verringern kann.

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FORSCHUNGSWELT

NEUE MATERIALIEN Digitales System schneidert Polymere auf Mass

Quantenpunkt-Forscher ausgezeichnet

Sie galten nicht als Favoriten, verfügen jetzt aber über eine weltweite Leuchtkraft: Der Chemie-Nobelpreis geht 2023 an die Entdecker und Entwickler von Quantenpunkten.

VERFAHRENSTECHNIK

Ein neues digitales System filtert aus rund 100 Millionen theoretisch möglicher Polymere jene Materialien heraus, die sich für anvisierte Anwendungen am besten eignen.

UMWELT

AUS DER FORSCHUNG

VERBANDSSEITEN SCV-Informationen

Auch behandeltes Abwasser wirkt sich aus

Trotz Kläranlagen gelangen noch immer Substanzen in den Wasserkreislauf, die sich auf die Zusammensetzung der darin lebenden Organismen auswirken.

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PRODUKTE

November/Dezember 2023

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

H-Save Ausgabeautomat Wege sparen durch dezentrale Versorgung

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C hemie

Hochwertige Produkte unter dynamischen Betriebsbedingungendingungen

Synthesegaschemie: nachhaltig durch Eisen-Kat Um die Synthesegaschemie auf «nachhaltig» zu trimmen, bringen Forschende des Leibniz-Instituts für Katalyse, Rostock, einen entscheidenden «Mitspieler» in Top-Form: den Eisenkatalysator.

Klassischerweise entstehen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff (= Synthesegas) wichtige Grundstoffe für die ganze Chemie: nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren Flüssiggas (LPG), Naphtha und Diesel,

aber zum Beispiel auch Dimethylether, Benzin, Alkohole, Methan und synthetisches Erdgas (SNG). Welches Produkt entsteht, wird unter anderem über das Mengenverhältnis der Edukte CO und H2 gesteuert.

Natürliche Schwankungen schlagen auf Katalysator durch

Der entscheidende Hebel für eine grüne Chemie könnte ein Eisenkatalysator sein. (Bild: Adpic)

Nachhaltig werden diese Synthesen durch drei Hauptmassnahmen: 1. Erstetze CO durch CO2, und greife es möglichst direkt dort ab, wo es als Abfallprodukt in Mengen anfällt (Chemieindustrie, Eisen, und Stahlindustrie, Zementindustrie)! 2. Gewinne den Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser mit Hilfe von Solar- oder Windenergie! 3. Optimiere die Synthesen auf fluktuierende Bedingungen. Dabei bedeutet «fluktuierend», dass diese Syntheseverfahren auch bei schwankender Zufuhr an Energie und Ausgangsstoffen funktionieren müssen. Es versteht sich von selbst: Der Wechsel zwischen Sonnenwetter und bedecktem Himmel sowie zwischen Wind und Windstille sorgen für eine mitunter starke Dy-

Der Weg zu einer grünen Chemie könnte über die gekonnte Steuerung des Katalysators für die Umsetzung von Synthesegas in Grundstoffe führen. (Bild: Adpic)

namik bei der Energieerzeugung. Wie sich das auf die mit der regenerativen Energie betriebenen Reaktionen auswirkt, sei bisher kaum untersucht, betonen die LIKATForscher Prof. Dr. Angelika Brückner und Prof. Dr. Evgenii Kondratenko. Sie haben herausgefunden, dass sich unter dynamischen Bedingungen sogar der bei der Reaktion von CO2 und H2 verwendete Eisenkatalysator verändert.

Aus der Vision wird Realität: eine grüne Chemie. (Bild: Adpic)

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nachlassenden Aktivität des Eisen-Katalysators kann in Zwischenprodukten liegen, die sich unter bestimmten Umständen zu Koks umwandeln. Der lagert sich als zähe Schicht auf der Katalysator-Oberfläche ab und verdeckt die aktive Spezies.

Realistische CO2Kreislaufwirtschaft Mit dem vermehrten Wissen um die Katalyse und weitere Details der Umsetzung von CO2 und H2 zu chemischen Grund-

stoffen und Treibstoffen steigt auch die Fähigkeit aktueller Forschung und Entwicklung, die Synthesen gezielt zu höherwertigen Kohlenwasserstoffen zu lenken (z. B. Olefine) und gleichzeitig diese neue Synthesegaschemie nachhaltig zu machen. Im Zusammenspiel mit aktuellen CCUS-Verfahren (carbon capture, utilization and storage) kann aus der Vision einer CO2-Kreislaufwirtschaft Realität werden. ChemieXtra

Experten für Reproduzierbarkeit Die Forscher am LIKAT arbeiten im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms 2080 «Katalysatoren und Reaktoren unter dynamischen Betriebsbedingungen für die Energiespeicherung und -wandlung». (Bild: zvg)

Aktive katalytische Phase: Eisenkarbid Dieser Katalysator hilft dabei, die extrem stabilen Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen im reaktionsträgen CO2 zu aktivieren. Ausserdem entscheiden seine Struktur und Beschaffenheit ganz wesentlich darüber, welche Produkte bei der CO2-Hydrierung entstehen. So entsteht beim Einsatz von Eisen in Form seiner Oxide bevorzugt Methan und zum Beispiel keine Olefine. Vor allem jedoch verändert sich der Katalysator unter fluktuierenden Bedingungen. Er bildet immer wieder neue Phasen und Spezies. Um günstige und hinderliche Phasen präzise auseinanderzuhalten, beobachten die Forscher den Katalysator bei seiner Arbeit mit sogenannten operando-spektroskopischen Analysemethoden auf der Basis von Infrarot-, UV- und Laserlicht. Demnach ist für die CO2-Hydrierung vor allem eine Phase entscheidend, in der an der KatalysatorOberfläche Eisenkarbid entsteht. Zur Stabilisierung dieser Karbid-Phase kann beispielsweise als Katalysatormaterial, statt des üblichen Eisenoxids, Eisenoxalat verwendet werden. Ein weiteres Ergebnis der aktuellen Forschung: Die Ursache einer 11–12 /2023

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«Eingepackte» Chrom-Atome reagieren fotochemisch

Wird Chrom seltene Edelmetalle ersetzen? Wenn Bildschirme leuchten oder Solarenergie in Brennstoffe fliesst, stecken oft teure Edelmetalle dahinter. Chemikerinnen und Chemikern der Universität Basel ist es gelungen, diese seltenen Elemente mit einem deutlich kostengünstigeren Metallelement zu ersetzen. Die Eigenschaften der neuen Materialien kommen denjenigen der bisher verwendeten sehr nahe.

Chrom ist im Alltag vom Chromstahl aus der Küche oder vom verchromten Motorrad bekannt. Vielleicht könnte es bald auch im Bildschirm des allgegenwärtigen Mobiltelefons stecken oder bei der Umwandlung von Solarenergie mithelfen: Forschende um Prof. Dr. Oliver Wenger vom Departement Chemie der Universität Basel haben Chrom-Verbindungen entwickelt, welche die Edelmetalle Osmium und Ruthenium in Leuchtstoffen und Katalysatoren ersetzen können – zwei Elemente, die ähnlich selten wie Gold oder Platin sind. In der Fachzeitschrift Nature Chemistry berichtet das Team, dass die Leuchtstoffeigenschaften der neuen Chrom-Materialien nahezu gleich gut sind wie bisher verwendete Osmium-Verbindungen. Chrom kommt aber ungefähr 20 000 Mal häufiger in der Erdkruste vor als Osmium und ist wesentlich kostengünstiger. Die neuen Materialien erweisen sich ausserdem als effiziente Katalysatoren von fotochemischen Reaktionen, also Prozessen, die durch Einwirkung von Licht ausge-

löst werden wie bei der Fotosynthese. Pflanzen wandeln damit die Energie aus Sonnenlicht in energiereiche Glucose und andere Stoffe um, die als Energielieferant für biologische Vorgänge dienen. Bestrahlt man die neuen Chrom-Verbindungen mit einer roten Lampe, so kann die Energie des Lichts in Molekülen gespeichert werden, die wiederum als Brennstoff für andere Prozesse dienen können. «Hier besteht also Potenzial, unsere neuen Materialien in der künstlichen Fotosynthese einzusetzen, um solare Brennstoffe herzustellen», erklärt Oliver Wenger.

Viel reaktionsfreudiger als Edelmetalle Um die Chrom-Atome zum Leuchten zu bringen und als Katalysator nutzbar zu machen, bauten die Forschenden sie in ein organisches Molekülgerüst ein, das aus Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff besteht. Dieses organische Gerüst gestaltete das Team so, dass es besonders steif ist und die Chrom-Atome gut eingepackt

Chrom-Verbindungen als Leuchtstoffe und Katalysatoren. (Bild: Universität Basel, Jo Richers)

sind. In dieser massgeschneiderten Umgebung lassen sich Energieverluste durch unerwünschte Molekülschwingungen minimieren, sowie die Leuchtstoff- und Katalyse-Eigenschaften optimieren. Chrom benötigt dazu ein aufwändigeres Gerüst als Edelmetalle. Darin besteht der Nachteil der neuartigen Materialien und für die Zukunft noch weiterer Forschungsbedarf. Eingepackt in seinem steifen organischen Gerüst erweist sich Chrom unter Bestrahlung mit Licht als sehr viel reaktionsfreudiger als Edelmetalle. Dies ermöglicht fotochemische Reaktionen, die ansonsten schwierig anzustossen sind. Dies könnte unter anderem auch für die Herstellung von Arzneimittelwirkstoffen von Interesse sein.

In Konkurrenz mit anderen Alternativen Die Suche nach nachhaltigen und kostengünstigen Materialien ohne Edelmetalle konzentrierte sich lange vor allem auf Eisen und Kupfer. Mit beiden Elementen erzielten andere Forschungsgruppen bereits vielversprechende Resultate, und auch Chrom konnte schon früher in Leuchtstoffe eingebracht werden. Die Leuchtstoff- und Katalyse-Eigenschaften dieser Materialien blieben aber oft weit hinter denjenigen zurück, die seltene und teure Edelmetalle enthalten – boten also keine echte Alternative. Anders die aus Chrom aufgebauten neuen Materialien: Darin liegt eine Form von Chrom vor, in der es den Edelmetallen ganz besonders ähnelt. Sie erreichen Leuchtstoff- und Katalyse-Effizienzen, die den edelmetallhaltigen Materialien sehr nahekommen. «Welches Metall letztlich für zukünftige Anwendungen in Leuchtstoffen und in der künstlichen Fotosynthese das Rennen ma11–12 /2023

C hemie

Grundstein gelegt – herausfordernde Anwendung Edle und teure durch unedle und billigere Metalle zu ersetzen, ist in der Photophysik und in der Photochemie besonders herausfordernd – und deswegen noch nicht praxisreif. Die Universität Basel hat die Grundlagen für mögliche zukünftige Anwendungen von Chrom(0)-Verbindungen gelegt. Es wäre allerdings verfrüht, jetzt Osmium und Ruthenium aus sämtlichen Werkstoffen und Prozessen hinauskatapultieren zu wollen. Speziell für Solarzellen gibt es bereits seit 15 Jahren Konzepte zum Ersatz von Ruthenium durch Kupfer. Zu diesem Halbedelmetall bietet das unedle Chrom nun als Ruthenium-Ersatz eine zusätzliche Alternative. Da alle genannten Metalle geeignet sind, werden über den breiten Einsatz letztlich der Marktpreis und womöglich verfahrenstechnische Details entscheiden. Des Weiteren sind die Chrom(0)-Verbindungen der Universität Basel unter anderem als Ersatz für Ruthenium-Komplexe mit photochemischer Aktivität gedacht, zum Beispiel in der Photoredox-Katalyse. Der zweite wichtige Anwendungsbereich betrifft Leuchtstoffe. Aktuell lässt sich allerdings noch auf keinem Gebiet von einem «Verfahren» sprechen, das in einem Industrielabor oder einer Produktstätte direkt eingeführt werden könnte.

chen wird, scheint gegenwärtig offen», sagt Wenger. «Fest steht jedoch, dass die Postdocs Dr. Narayan Sinha und Dr. Christina Wegeberg gemeinsam wichtige Fortschritte erzielt haben.» Wenger und seine Forschungsgruppe streben als nächstes die Weiterentwicklung ihrer Materialien auf grösserer Mengenskala an, um deren Anwendungspotenzial breiter testen zu können. Durch zusätzliche Verbesserungen wollen sie Leuchten in verschiedenen Spektralfarben von blau über grün bis rot erreichen. Ausserdem sollen die Katalyse-Eigenschaften weiter optimiert werden, so dass die Umwandlung und Speicherung von Sonnenlicht in Form von chemischer Energie wie in der Fotosynthese ein grosses Stück näher rückt.

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B iowissenschaften

Schlüssel für vereinfachte Herstellung von Pflanzenfarbstoffen gefunden

Farbmittel aus der Biofabrik Die Pflanzenfarbstoffe Anthocyane sind verantwortlich für die rote, violette oder blaue Färbung der meisten Blumen, Früchte und Herbstblätter. Obwohl die natürliche Produktion der Pigmente seit langem erforscht wird, konnten Anthocyane bisher nicht in Zellfabriken hergestellt werden. Eine Forschungsgruppe an der ZHAW hat nun einen entscheidenden, aber bislang unbekannten Schritt in der Biosynthese aufgeklärt.

Anthocyane – «Anthos» bedeutet im Griechischen «Blüte» und «Kyanos» heisst «blau» – sind in der Natur weitverbreitete Pflanzenfarbstoffe. Zur industriellen Nutzung werden Anthocyane zurzeit aus Pflanzen extrahiert, die reich an diesen Verbindungen sind, zum Beispiel aus violetten Süsskartoffeln, schwarzen Karotten oder Rotkohl. Diese Verfahren sind nicht

nachhaltig und abhängig von der Verfügbarkeit der Rohstoffe. Liessen sich Anthocyane direkt im Labor herstellen, würde dies Ressourcen schonen. Pflanzen produzieren Anthocyane mit Enzymen. Das sind Proteine, die für das Ablaufen vieler lebenswichtiger Reaktionen in Lebewesen verantwortlich sind. Für die Herstellung von Anthocyanen sind die En-

zyme in einer Reaktionskaskade miteinander vernetzt – vergleichbar mit einer Fertigungsstrasse in der Automobilindustrie – dem sogenannten Biosyntheseweg. Die Industrie baut relevante Biosynthesewege in leicht zu kultivierende Mikroorganismen ein. Diese Zellfabriken werden beispielsweise industriell genutzt, um Inhaltsstoffe für Medikamente, Impfstoffe oder Kosmetika zu produzieren, die sich auf chemischem Weg nur schwer herstellen lassen.

Verborgener Syntheseschritt enträtselt

Die Pflanzenfarbstoffe Anthocyane geben auch der Kornblume ihre blaue Farbe. (Bild: Adpic)

Anthocyane konnten bislang nicht in Zellfabriken hergestellt werden, obwohl man davon ausging, bereits alle Enzyme entschlüsselt zu haben, die an der Synthese beteiligt sind. Im Forschungsprojekt, das in der Fachzeitschrift Nature Catalysis publiziert wurde, ist es dem Team von Rebecca Buller am ZHAW-Institut für Chemie und Biotechnologie erstmals gelungen, einen Syntheseschritt zu entschlüsseln, der zuvor übersehen wurde. Die Forschenden machten die bahnbrechende Entdeckung, dass das Enzym «Anthocyanin-Related Glutathione Transferase», das bisher für ein Transportprotein gehalten wurde, ebenfalls katalytisch an der Biosynthese beteiligt ist. Es bewirkt die Umwandlung des zweitletzten Zwischenprodukts durch eine sogenannte Dehydrierung und er-

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Das Enzym «Anthocyanin-Related Glutathione Transferases», das bisher für ein Transportprotein gehalten wurde, katalysiert einen Schlüsselschritt in der Biosynthese der Farbstoffe. (Grafik: ZHAW, Eichenberger, M., Schwander, T., Hüppi, S. et al.)

zeugt so die Anthocyan-Farbstoffe, die anschliessend noch durch die Verknüpfung mit einem Zuckermolekül stabilisiert werden.

Prof. Rebecca Buller und ihr Team etablieren in ihren Labors biosynthetische und biokatalytische Prozesse für die nachhaltige Produktion von kleinen Molekülen. (Bild: ZHAW, Conradin Frei)

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Backhefe als Zellfabrik Da der vorletzte Biosyntheseschritt bisher nie komplett nachvollzogen worden war, konnten keine Zellfabriken für die industrielle Produktion der Pflanzenfarbstoffe gebaut werden. Das Forschungsteam um Rebecca Buller nutzte sein Wissen, um eine Backhefe-Zellfabrik für die Produktion der Anthocyane zu konstruieren, in der sie das fehlende Enzym, die «AnthocyaninRelated Glutathione Transferase», einbauten. Ausgehend vom Einfachzucker Glukose führte dies zu einer über 35-fach erhöhten Anthocyan-Produktion im Vergleich zu Zellfabriken, die das essenzielle Enzym nicht enthielten. Damit rückt die industrielle Produktion der Farbstoffe in Zellfabriken in greifbarere Nähe. Die Forschungsergebnisse könnten einen Einfluss auf die Züchtung von Industrieund Zierpflanzen haben. Sie ebnen den Weg, um Anthocyane künftig industriell in Biofabriken zu produzieren und unter anderem als nachhaltige Farbstoffe einzusetzen. Aufgrund ihrer verschiedenen positiven Auswirkungen auf die Gesundheit sind die Pflanzenfarbstoffe ausserdem als bioaktive Substanzen in der Lebensmittel-, Kosmetik- und Nutrazeutika-Industrie gefragt. www.zhaw.ch

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M edizin

Neues Impfstoff-Konzept ist auch für Immunsupprimierte geeignet

Eine Impfung gegen alle Corona-Varianten Ein einziger Impfstoff soll gegen alle heutigen und zukünftigen Varianten von SARS-CoV-2 schützen? Forschende an den Universitäten Regensburg und Cambridge sind diesem Ziel schon so nahe gekommen, dass dazu im Vereinigten Königreich die ersten klinischen Studien am Menschen laufen.

Der bei den Studien eingesetzte Impfstoffkandidat basiert auf einem einzigen, zunächst nur in silico designten Antigen. Es wurde anschliessend immunologisch optimiert und zielt auf Teile des viralen SpikeProteins. Dieses braucht das SARS-CoV2-Virus als «Schlüssel», um sich Zugang zum Zellinneren zu verschaffen. Dazu dockt die Proteinstruktur zunächst an eine Zelle an und bindet auf ihrer Oberfläche an den sogenannten ACE2-Rezeptor (angiotensin-converting enzyme 2). Dann verschmilzt das Virus mit der Zellmembran und gibt schliesslich sein Erbgut in das Zellinnere. Insofern ist das Spike-Protein aus Sicht des Virus ein gut funktionierender «Türöffner», jedoch ein «teuflisches» Tool aus Sicht des Wirts. Er kann es aber zumindest erkennen und als Hebel zum Hochfahren des eigenen Immunsystems gegen das Virus nutzen.

Ein einziger Impfstoff sollte idealerweise gegen alle Coronavirus-Varianten wirken. (Bild: Adpic)

Im Tiermodell erfolgreich Studien mit dem Impfstoffkandidaten aus Cambridge/Regensburg haben gezeigt: Ein einziges Antigen kann so verändert werden, dass es in Tiermodellen eine breit schützende Immunantwort hervorruft. Dabei erfolgte die Verabreichung in unterschiedlicher Form: als DNS-Impfstoff, über eine abgeschwächte Version eines etablierten Pockenvirus-Impfvektors, und als mRNA-Impfstoff. Bemerkenswerterweise bietet der in silico designte und immunologisch optimierte Impfstoffkandidat einen starken Schutz gegen Alpha-, Beta-, Gamma-, Delta- und Omicron-Varianten von SARS-CoV-2, obwohl er vor dem Auftreten dieser Varianten im Jahr 2020 entwickelt wurde. Daraus leiten die Forscher die Hoffnung ab, dass er und ähnliche Impfstoffe in gewissem Umfang auch vor künftigen SARSCoV-2-Varianten schützen könnten. Ein Kombinations-Impfstoff mit mehreren der neuartigen Antigene könnte sogar gegen ein noch grösseres Spektrum aktueller

und künftiger Coronaviren mit Pandemiepotenzial wirken.

Ein zukunftssicherer Impfstoff Wir sind es von der echten Grippe gewohnt: Jedes Jahr wird ein neuer, an die jeweilige Influenza-Virus-Variante angepasster Impfstoff entwickelt. Im Lichte der Forschungen in Cambridge und Regensburg ist das für die Impfung gegen SARSCoV-2 und damit verwandte Sarbecoviren nicht erforderlich. Im Idealfalle lässt sich mit den in Regensburg entwickelten Antigen-Design-Werkzeugen sogar eine zukünftige Evolution dieser Viren antizipieren, einschliesslich einer Übertragung neuer Varianten vom Tier (z. B. Fledermaus) auf den Menschen. So könnte bereits ein einziger Impfstoff einen breiten Schutz vor Infektion durch Virus-Varianten von heute und morgen oder zumindest vor schwerer Erkrankung bieten. www.uni-regensburg.de 11–12 /2023

M edizin

Nichtgenetisch und ohne biokommunikative Umwege

Krebszellen aktivieren direkt ihre Killer Eine neue Strategie zur Tumorbekämpfung: Krebszellen können ihren Zelltod durch direkte Aktivierung von körpereigenen T-Zellen herbeiführen – ohne den üblichen Kommunikations-Umweg über Antigen-präsentierende Zellen und ohne gentechnische Schritte.

Immuntherapien gegen Krebs sollen das Immunsystem dazu bringen, Krebszellen effektiver zu bekämpfen. Ein chinesisches Forschungsteam beschreibt in der Zeitschrift «Angewandte Chemie» eine neue modulare Strategie für eine T-Zell-basierte Immuntherapie, die ohne aufwendige gentechnische Schritte auskommt. Eine Modulation der Zell-Zell-Kommunikation durch einen ausgeklügelten Regelkreis zwischen verschiedenen speziell gefalteten kleinen DNA-Molekülen (Aptameren) sorgt dafür, dass Krebszellen ihre Todfeinde, die TZellen, direkt selbst aktivieren

Kurzschluss von Kommunikationswegen Damit in einem vielzelligen Organismus wie unserem Körper alles richtig läuft, müssen sich die Zellen untereinander «absprechen». In diesem komplexen Kommunikationsnetz werden Signale gesendet und empfangen, verarbeitet und weitergeleitet. Dabei spielt die Regulation spezifischer Membranrezeptoren, die Signalmoleküle binden, eine wichtige Rolle. Ein typisches Beispiel: Teile des Immunsystems, sogenannte Antigen-präsentierende Zellen (APCs), stellen die Anwesenheit von Krebs-Antigenen fest. Sie leiten das Signal an Lymphknoten weiter, wo spezifische TZellen über Rezeptoren aktiviert werden,

ins Blut wandern und die Krebszellen abtöten. Leider nutzen Krebszellen verschiedene «Schlupflöcher», um dem Immunsystem zu entkommen. Das Team von der Hunan University, Hangzhou Institute of Medicine der Chinese Academy of Sciences, und der Shanghai Jiao Tong University arbeitet an Wegen, solche Schlupflöcher zu stopfen. Dafür sollen neue zelluläre Wechselwirkungen etabliert werden – ohne zuvor gentechnisch veränderte Immunzellen oder Rezeptoren aufwendig herstellen zu müssen. Die Idee war ein «Kurzschluss» in den oben beschriebenen Kommunikationswegen: T-Zellen sollen direkt durch Tumorzellen aktiviert, der Umweg über APCs gespart werden.

Anti-Tumor-Strategie aus zwei Modulen Das Team um Weihong Tan und Liping Qiu entwarf dazu einen «Regelkreis» aus den Modulen 1) «Erkennung-dann-Auslösung» und 2) «Aggregation-dann-Aktivierung». Er basiert auf verschiedenen DNA-Aptameren – kurzen DNA-Abschnitten, die sich zu einer «vorprogrammierten» 3D-Struktur falten und ein spezifisches Zielmolekül «erkennen» können. Die DNA für Modul 1) liegt zunächst inaktiv zum teilweisen Doppelstrang gepaart vor. Sind Krebszellen vorhanden, bindet der

Ein neuer Ansatz für nichtgenetische T-Zell-basierte Immuntherapien: Eine Krebszelle aktiviert direkt eine T-Zelle; diese tötet die Krebszelle ab. (Bild: Wiley-VCH/Angewandte Chemie, https://doi.org/10.1002/ange.202307656)

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Aktivierte T-Zellen greifen Bauchspeicheldrüsenkrebszellen an – die Aktivierung könnte in Zukunft direkt durch die Krebszellen selbst erfolgen. (Bild: Shutterstock)

Aptamer-Teil des «Erkennungs»-Einzelstrangs Protein-Tyrosinkinase 7, ein Protein, das auf der Oberfläche vieler Krebszellen in hoher Zahl vorkommt. Der DNA-Doppelstrang wird dadurch gespalten. Der freigesetzte «Auslöse-Strang» sorgt dann dafür, dass Modul 2) ausgelöst wird. Für Modul 2) werden zwei weitere Aptamer-Typen benötigt. Beide binden spezifisch an CD28-Immunrezeptoren auf der Oberfläche von T-Zellen. CD28 ist als Kostimulator an der Aktivierung von TZellen beteiligt. Der Auslöse-Strang bindet per Basenpaarung an eine zusätzliche «Schlaufe» eines Aptamers Typ 1. Die Schlaufe öffnet sich und das nun freie Ende bindet an Aptamer Typ2, das dann wiederum an das nächste Typ1-Aptamer bindet usw. («Hybridisierung»). Es entsteht ein Doppelstrang und die gebundenen CD28-Rezeptoren aggregieren. Dies löst eine Signalkaskade aus, die die Aktivierung der T-Zellen massiv verstärkt. So sorgt die «kurzgeschlossene» Zellkommunikation dafür, dass Krebszellen T-Zellen sehr effektiv direkt animieren, sie abzutöten. www.zchospital.com 11

L abor

Chancen für Krebsbehandlung und Wundheilung

Mikroroboter, die Zellen erforschen Eine Forschungsgruppe an der Technischen Universität München hat weltweit erstmals einen Mikroroboter entwickelt, der im Zellverbund navigieren und einzelne Zellen gezielt stimulieren kann. Berna Özkale Edelmann, Professorin für Nano- und Mikrorobotik, sieht darin das Potenzial neuer Behandlungsmethoden für den Menschen.

Sie sind rund, halb so dick wie ein Haar, enthalten Goldstäbchen und fluoreszierenden Farbstoff, sind umgeben von einem Biomaterial, das aus Algen gewonnen wird und können sich – angetrieben von Laserlicht – zwischen Zellen bewegen: Die winzigen Roboter sind eine Erfindung von Prof. Berna Özkale Edelmann. Genauer gesagt hat die Bioingenieurin und Leiterin des Microrobotic Bioengineering Labs mit ihrem Forschungsteam eine technologische Plattform entwickelt, mit der beliebig viele dieser Vehikel hergestellt werden können. Eingesetzt werden sie aktuell ausserhalb des menschlichen Körpers, in vitro.

Mit dem Taxi zur Zelle Die «Tacsi-Microrobots» (Thermally Activated Cell-Signal Imaging) unterscheiden sich von klassischen humanoiden Robotern oder Roboterarmen in Fabrikhallen. Denn das gesamte System erfordert ein Mikroskop für die Vergrösserung der Mikrowelten, einen Computer sowie einen Laser als Antriebswerkzeug für die etwa 30 Mikrometer grossen Mikroroboter, die von einem Menschen gesteuert werden. Das Besondere: Die Roboter können nicht

Doktorand Philipp Harder produziert im Labor tausende Mikroroboter. (Bild: TUM, Astrid Eckert)

nur erwärmt werden, sie zeigen auch ständig ihre Temperatur an. Das ist wichtig, denn sie sollen sich nicht nur zu einzelnen Zellen hinbewegen, sondern lokal einzelne Zellen oder Zellverbünde erwärmen. Tacsi ist ein bildbasiertes System, das in der Lage ist, Zellen zu erwärmen und dadurch zu aktivieren. Ausgesprochen lässt

sich der Ausdruck nicht von «Taxi» unterscheiden, was auch passend ist: Schliesslich «fährt» der Roboter künftig exakt zu dem Ort, an dem Zellvorgänge erforscht werden sollen. «Wir haben zum ersten Mal weltweit ein System entwickelt, mit dem sich nicht nur Mikroroboter durch Zellverbände navigieren lassen, sondern Zellen auch gezielt, über Veränderungen der Temperatur, stimulieren lassen», sagt Prof. Özkale Edelmann.

Wie baut man einen Mikroroboter?

Der Farbstoff Rhodamin-B verleiht dem Mikroroboter seine orange Farbe. Deren Intensität gibt Aufschluss darüber, wie warm er ist. (Bild: TUM, Astrid Eckert)

Die Basis für die Produktion von Mikrorobotern ist ein sogenannter mikrofluider Chip, auf dem der Fabrikationsprozess abgebildet ist. Auf diesem Chip wird von links durch einen Kanal Biomaterial zugeführt, dann von oben und unten über weitere 15 bis maximal 60 Mikrometer dicke Kanäle ein Öl mit spezifischen Komponenten zugegeben, bevor rechts dann fertige 11–12 /2023

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setzt werden kann. Auch in Hinsicht auf Krebszellen ist noch nicht ausreichend erforscht, ob sie durch Anregung aggressiver werden oder nicht. Aktuelle Studien zeigen, dass bei hohen Temperaturen (60 Grad) Krebszellen absterben und dass Arrhythmien im Herzen und Depressionen behandelt werden können.

Calcium-Import: Ionenkanäle öffneten sich

Prof. Berna Özkale Edelmann und Doktorand Philipp Harder im Microbiotic Bioengineering Lab. (Bild: TUM, Astrid Eckert)

Mikroroboter herauskommen. Im Falle des Tacsi-Mikroroboter werden folgende Bestandteile hinzugegeben: – Ein fluoreszierender Farbstoff: Hier wurde das orange Rhodamin-B verwendet, das mehr und mehr seine Farbintensität verliert, je höher die Temperatur ist. So wird der Mikroroboter zum Thermometer für den Betrachter. – Gold-Nanoteilchen: Die 25 mal 90 Nanometer kleinen Edelmetallzylinder haben die Eigenschaft, sich durch die Bestrahlung mit Laserlicht sehr schnell aufzuwärmen (und auch wieder abzukühlen). Es dauert nur wenige Millisekunden, um den Roboter um fünf Grad zu erhitzen. Die Nanoteilchen können auf bis zu 60 Grad Celsius erwärmt werden. Durch den automatischen Temperaturausgleich der Nanoteilchen

(Konvektion) setzt sich der Roboter in Bewegung, mit einer Höchstgeschwindigkeit von 65 Mikrometer pro Sekunde. «Bis zu 10 000 Mikroroboter können so in einem Produktionslauf hergestellt werden», erläutert Philipp Harder, Wissenschaftler aus dem Forschungsteam.

Zellen reagieren auf Temperaturveränderungen Um Vorgänge in der Zelle zu beeinflussen, reichen manchmal leichte Veränderungen der Temperatur aus. «Bei einer Verletzung an der Haut, etwa durch einen Schnitt, steigt die Körpertemperatur leicht an, wodurch das Immunsystem aktiviert wird», erklärt Özkale Edelmann, die mehr darüber erfahren will, ob diese «thermische Stimulation» für die Wundheilung einge-

Die Forschung im Team von Prof. Özkale Edelmann an Zellen der Niere haben gezeigt, dass sich die Mechanismen der Ionenkanäle in Zellen beeinflussen lassen. Dafür navigierten die Forschenden mit den Mikrorobotern an die Zelle heran. «Über den Infrarotlaser haben wir die Temperatur erhöht und über die Intensität von Rhodamin-B die Temperatur bestimmt», erläutert Harder. Und es zeigte sich, dass sich die Ionenkanäle der Zellen bei bestimmten Temperaturen öffneten und beispielsweise Calcium in die Zelle hineinliessen. «Wir haben an diesem konkreten Beispiel gezeigt, dass Wärme konkrete Änderungen in der Zelle bewirkt, und zwar schon bei leichten Temperaturerhöhungen», sagt Özkale Edelmann, die sich nun neue therapeutische Ansätze durch weitere Forschungen erhofft – etwa indem Wirkstoffe in die Zelle geschleust werden können. Die Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials hat über die TacsiMikroroboter berichtet.

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E rnährung

Entwicklungen für die Hightech-Küche

Auf dem Weg zur Superzutat Durch das Emulgieren von Buriti-Öl mit Molke wurde an der Universität Freiburg eine neue Zutat geschaffen, die bei der Herstellung von Lebensmitteln und Getränken zum Einsatz kommen könnte. Diese ist nicht nur gesund und nachhaltig, sondern soll auch Verdauungsprozesse gezielt beeinflussen.

Können Sie sich Lebensmittel vorstellen, die ein lang anhaltendes Sättigungsgefühl erzeugen und gleichzeitig reich an Nährstoffen sind? Eine Wunschvorstellung für alle, die eine strenge Diät einhalten müssen. Das Team um Professor Stefan Salentinig vom Departement für Chemie der Universität Freiburg ist dieser Vorstellung nun einen Schritt näherge-

kommen. Durch die Kombination und Optimierung der Vorteile von Molke und Buriti-Öl, zusammen mit innovativer Analytik, haben die Wissenschaftler eine vielversprechende neue Klasse gesunder funktioneller Lebensmittelmaterialien entwickelt. Ihre Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht.

Steinfrucht der Buriti-Palme (Mauritia flexuosa), die im nördlichen Südamerika vorkommt und von der lokalen Bevölkerung vielfach als Nahrungs- und Nutzpflanze verwendet wird. (Bild: Shutterstock)

Aussergewöhnliche Eigenschaften Molke ist eine blassgelbe Flüssigkeit, die nach der Gerinnung der Milch bei der Käseherstellung im Kessel zurückbleibt. Ihre Proteine sind eine wertvolle Nährstoffquelle mit hoher Verdaulichkeit und einem hohen Gehalt an Aminosäuren. Aus Molke wird zum Beispiel auch Milchserum gewonnen, dessen prominentester Abnehmer in der Schweiz wohl Rivella ist. Milchserum ist Milch ohne Eiweiss und Fett, enthält aber Milchzucker, Mineralstoffe und Vitamine. Buriti-Öl ist eine einzigartige Nährstoffquelle, die aus der amazonischen Superfrucht Buriti (Mauritia flexuosa) gewonnen wird. Das Öl ist von Natur aus reich an Carotinoiden, Vitamin E und C, Phytosterolen, Phenolverbindungen und ungesättigten Fettsäuren, was durch die chemische Analyse in dieser Studie aufgezeigt wird. «Diese aussergewöhnlichen Eigenschaften machen Buriti-Öl zu einer idealen Zutat für die Entwicklung innovativer Lebensmittel», erklärt Rafael Freire, an der Studie beteiligter Doktorand, «abgesehen davon, dass sein einzigartiger Gehalt an Antioxidantien eine längere Haltbarkeit der Endprodukte ermöglicht, und auch potenzielle gesundheitliche Vorteile mit sich bringt.» Durch das Emulgieren von Buriti-Öl mit Molke gelang es dem Forscherteam, eine neue Zutat zu schaffen, die bei der Her-

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E rnährung

rungsbestandteilen in den Körper zu verbessern oder an die persönlichen Zustände einer Person anpassen.» Abgesehen von ihrer wissenschaftlichen und ernährungswissenschaftlichen Bedeutung hat diese Forschung zwei wichtige Vorteile: Erstens fördert sie eine Kreislaufwirtschaft, indem sie Molke als Nebenprodukt der Milchindustrie in eine wertvolle Zutat für künftige Nahrungsmittel umwandelt. Zweitens hat die Ernte der BuritiFrüchte einen sozioökonomischen Wert für die Menschen in den Amazonasregio-

nen und bietet ihnen die Möglichkeit, ihren Lebensunterhalt zu bestreiten. Die Studie hebt auch die Vorteile interdisziplinärer Forschung hervor, die in diesem Fall grundlegende und angewandte Aspekte von Physik, Chemie, Materialtechnik, Ernährungswissenschaft und Biologie miteinander verbindet. Diesbezüglich relevant: 2024 soll das Forschungs- und Innovationszentrum für Ernährung (FRIC) der Universität Freiburg eröffnet werden. www.unifr.ch

Auch die Rivella AG hat die Gesundheit im Visier: Die jüngsten Sorten weisen einen um über 40 Prozent tieferen Zuckergehalt aus. (Bild: Rivella)

stellung von Lebensmitteln und Getränken zum Einsatz kommen könnte. Durch gezielte Manipulation konnten die darin entdeckten natürlichen Strukturen bestimmte Eigenschaften erzeugen, welche die Zugänglichkeit von Nährstoffen während der Verdauung fördern und den Verdauungsprozess beeinflussen können.

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Verdauungsprozesse beobachtet Die Forschung stützt sich auf ein extra für diese Studie entwickeltes künstliches Modell der Verdauung, das die oralen, gastrischen und intestinalen Schritte simuliert. Durch den Einsatz modernster Technologien wie die Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS), Tieftemperatur-Elektronenmikroskopie und Lichtstreuung konnten die Wissenschaftler die Veränderungen in Echtzeit beobachten, welche die Nahrungsmittel im Laufe der Verdauung durchlaufen. «Mithilfe von Emulsionstechniken und StrukturDesign können wir die Struktur dieser Lebensmittel von der molekularen bis zur mikroskopischen Skala anpassen», erklärt Stefan Salentinig, Professor für physikalische Chemie und Leiter des Projekts. «Wir konnten so gezielte Eigenschaften und damit spezifische Wirkungen erzielen, zum Beispiel um Diätpflichtigen zu helfen, länger satt zu bleiben, was ihre Behandlung erträglicher macht. Ebenso konnten wir die Verfügbarkeit und Aufnahme von Nah11–12 /2023

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V eranstaltungen

Netzwerk, Fachwissen und Horizont erweitern: Auch 2023 war ein Ilmac-Besuch inspirierend. (Bild: MCH Group)

Ilmac 2023

Das war die Basler Ausgabe Vom 26. bis 28. September wurden die Basler Messehallen wieder zum Treffpunkt der Chemie- und Life-ScienceBranche. Flankiert von den Pharma Logistics Days und mit diversen neuen Formaten am Start, erhielt das Publikum einen breiten Einblick in die neuesten Trends und Innovationen.

In postpandemischen Zeiten gibt es zwei Theorien betreffend «Veranstaltungen mit physischer Präsenz»: Die einen sagen, dass nach den veranstaltungsarmen Jahren das Bedürfnis nach dem persönlichen Austausch wieder gewachsen sei, die anderen behaupten, dass der Austausch dank der Einführung von Videokonferenzen jetzt auch ganz gut virtuell erfolgen könne. Wie dem auch sei, ein neues Produkt zu erklären geht eben immer noch am besten während dem direkten Gespräch. Dabei kann auf ein Instrumentendetail eingegangen werden, indem man es einfach

in die Hand nimmt oder aufmacht, um das Innenleben zu verstehen. Das hat sich am Bildschirm oft als umständlich erwiesen. Doch was virtuell vor allem fehlt, ist die menschliche Nähe zum Gegenüber, insbesondere bei einer Beratung. Eine persönliche Kundenbeziehung lässt sich face-to-face schlicht besser aufbauen. Nicht zuletzt ermöglicht ein Messebesuch eine hocheffiziente Kontaktpflege: Man trifft eine Vielzahl an Kunden, Kollegen und Konkurrenten auf einen Schlag – und muss Zusatzaufwände wie Spesen oder Reisezeit nur einmal verbuchen.

Netzwerk, Fachwissen und Horizont erweitern: Auch 2023 war der Ilmac-Besuch für viele inspirierend. (Bild: ChemieXtra)

Bewährte Konferenz, neue Formate Gemäss der MCH Group kamen rund 400 Aussteller aus 20 Ländern und 30 Startups in der Halle 1.0 zusammen, um ihre Neuheiten oder Angebote dem Fachpublikum zu präsentieren. Die Messeleitung kommunizierte, dass die erwartete Anzahl an Teilnehmerinnen und Teilnehmern mit 12 000 übertroffen worden sei. Die neuen Ilmac-Formate wie die «StartupArea», die Ausstellung «Labor der Zukunft», der Bereich «Job Connect» und der «Speakers Corner» ergänzten die bewährte «Ilmac Conference» und die bereits zum dritten

Startup-Area – Hier präsentierten 30 junge Unternehmen ihre Entwicklungen. (Bild: ChemieXtra)

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V eranstaltungen

FT-IR-Mikroskop «Lumos II» von Bruker für die Qualitätskontrolle. (Bild: ChemieXtra)

An den Pharma Logistics Days hatten die Besucher die Gelegenheit, sich über aktuelle Trends und Innovationen im Bereich der Pharmalogistik zu informieren. (Bild: ChemieXtra)

Mal parallel stattfindenden Pharma Logistics Days. Am Networking Apéro richtete Regierungsrat Kaspar Sutter, Vorsteher des Departements für Wirtschaft, Soziales und Umwelt sowie Regierungsrat des Kantons Basel-Stadt, sein Grusswort an die Branche. Die von wissenschaftlichem Anspruch geprägte «Ilmac Conference» überzeugte die Teilnehmenden mit einer grossen Themenvielfalt und hochkarätigen Referenten. Im Fokus standen dieses Jahr wichtige Themen wie «Lab Digitalization», «Chemical Technologies» und «New Biotech Methods». Die Konferenz wurde in Zusammenarbeit mit der Swiss Chemical Society, Swiss Biotech Association und dem Schweizerischen Verband Diplomierter Chemiker FH (SVC) organisiert.

In der neuen Sonderschau «Labor der Zukunft» hatten die Teilnehmer die Möglichkeit, auf interaktive Art und Weise zukunftsweisende Systeme und Infrastruktur für Labore kennenzulernen. Dabei machten sie sich ein Bild vom zunehmend digitalisierten und nachhaltigeren Labor von morgen. Zusätzlich hatte das Publikum die Gelegenheit, in Workshops und Symposien auf der «Innostage» Best-Practice-Beispiele auszutauschen. So fand zum Beispiel das «Green Lab Symposium», das jährlich von Green Building Schweiz initiiert wird, in diesem Jahr zum ersten Mal im Ilmac-Rahmen statt.

Pharmalogistik in der benachbarten Halle Darüber hinaus präsentierten am 27. und 28. September rund 30 Dienstleister ihre Logistiklösungen in der benachbarten Halle. Umrahmt wurde das Angebot von der «Pharma Logistics Days Conference», die von Lukas Engelberger, Regierungsrat

«Mister Piano»– Dieser Mann optimierte die Akustik in der Halle. (Bild: ChemieXtra)

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Skan – modernes Stand-Design mit RetroExponat. (Bild: ChemieXtra)

Basel Stadt und Vorsteher des Gesundheitsdepartements sowie Präsident GDK, eröffnet wurde. Dabei kamen verschiedene Gastredner aus der Life-Science-Industrie, Hochschulen oder der Logistikbranche zu Wort. Gian Carlo Alessi, Geschäftsführer der Lamprecht Pharma Logistics, fasst die beiden Tage so zusammen: «Im Prinzip wurde die gesamte Supply Chain der Pharmalogistik an einem Ort abgebildet.» Zudem erwähnte er gegenüber ChemieXtra: «Es hat sich wieder gezeigt, wie wichtig das Netzwerk und die Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Stakeholdern ist, speziell dann, wenn wir im Bereich der Nachhaltigkeit erfolgreich sein wollen.»

Über das ganze Jahr vernetzt bleiben Nach der Messe ist nicht nur vor der Messe, sondern ab sofort auch zwischen den Messeausgaben: «Ilmac 365» ermöglicht Ausstellern und Teilnehmern einerseits eine präzisere Vorbereitung für den Messebesuch. Mit der neuen Plattform steht der Branche andererseits weiterhin die Möglichkeit zur Verfügung, sich über das Jahr hinweg zu vernetzen. Der virtuelle Raum bietet ausserdem Platz für Networking, Produktpräsentationen und Wissensaustausch. Abschliessend trotzdem zum nächsten Präsenztermin: Die nächste Ilmac-Messeausgabe findet am 18. und 19. September 2024 in Lausanne statt.

www.ilmac.ch 17

V eranstaltungen

Ilmac 2023

Das waren die Highlights Hinter jeder Innovation, jedem Produkt oder jeder Lösung stehen Menschen. Auf dieser Bilderstrecke hat die ChemieXtra-Redaktion sowohl Stimmen als auch Exponate eingefangen, die aufgefallen sind. (Bilder: ChemieXtra) Sebio – HPLC-Chromatographie, Filtrationen aller Art oder Extraktionshülsen gehören zum Sortiment des von Geschäftsführer Daniele Di Girolamo und Marketingchef Alban Alili geleiteten Unternehmens.

Vici – Für grosse Mengen und eine besonders hohe Reinheit: Nabil Lotfi, Geschäftsführer, und Matthias Bohn, Geschäftsführer und Verkauf, mit dem neuen «ML» (Multi Liter) Wasserstoffgenerator für Labore. Weiss Technik – Unübersehbar beim Halleneingang: Das Team von Weiss Technik vor ihrem Stabilitätsprüfcontainer für die Pharmaindustrie.

Vega – Für einfache bis moderate Messaufgaben in der Fabrik automation: Jürgen Feser, Geschäftsführer Schweiz, mit dem kompakten Radarsensor «Vegapuls 42» zur kontinuierlichen Füllstandmessung.

Stäubli – Schnellkupplungssysteme für Flüssigkeiten, Gase und elektrische Energie: Andrea Meyer, Verkauf, Marc Bertherin, Geschäftsführer Fluid Connectors Switzerland, und Adrian Sandmeier, Verkauf.

Yokogawa – Er kommt aus der Prozesstechnik und stellte diesmal noch etwas ganz anderes Spannendes vor: Lebende Zellen live, illuminiert mit wohldosiertem Laserlicht – so lassen sie sich unter dem Mikroskop gut beobachten: Steffen Lugert, Vertrieb Schweiz.

Watson Marlow – Aseptische Befüllung von Flüssigkeiten in der Biotechnologie: Mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,5 Prozent besticht das Abfüllgerät «Flexicon PF7», präsentiert in Kombination mit einer aseptischen Schlauchapplikation und drei Verbindungselementen.

V eranstaltungen

Infochroma – Lager-Vials, Fused-Core Säulen, Microsampling, ein Etikettendrucksystem und vieles mehr: Alice Baumli, Geschäftsführerin, und Nicola Hambach der Partnerfirma Chemoline, im Kundengespräch am Stand, der mit neuem Design positiv aufgefallen ist.

MBV – Geht es um das Sammeln von Luftkeimen, steht der «MAS100» zuvorderst. Roland Durner und Andy Zingre vom Verkauf sind bemüht, ihr Schmuckstück immer weiterzuentwickeln.

Julabo – Deckt einen grossen Temperaturbereich ab: Wolf Müller, Verkauf, mit dem Prozessthermostaten «Presto A38».

Skan – Neu im Angebot ist der «Pure2» für aseptische und aseptisch-toxische Anwendungen. Giuseppe Cirillo, Verkauf und Marketing, und Davide Profeta, Produktmanagement, vor dem Isolator.

Safecontech – Per 1. September 2023 von a1-safetech auf Safecontech umfirmiert: Inhaber Christian Weinmann bietet weiterhin Einrichtungen für den sicheren Umgang mit hochwirksamen Substanzen. NBS Scientific – Eine Riesenspanne von 2,5 Nanolitern bis 80 Mikrolitern, acht einzeln ansteuerbare Dispensierkanäle, Detektion jedes einzelnen Tropfens – für die Probenvorbereitung, für die Genomik und wenn eine Kombination aus hohem Durchsatz und kleinen Volumina gefragt ist: Der Dispensierer «I.Dot» von Dispendix.

Magritek – Einfach das Gerät neben die Reaktion in den Abzug stellen: Harald Todt, Verkauf, erklärt die Durchflussmessung mit Flusszelle am NMR-Spektrometer «Spinsolve» zur Reaktionsverfolgung und den trivialen Umbau auf Standard-NMR Probenröhrchen (und zurück).

Socorex – Anlässlich des 60-Jahre-Jubiläums lud das Unternehmen zum Glaceplausch für alle Messebesucherinnen und -besucher ein.

V eranstaltungen

AAC Infotray – Mit Lims und BPM-Systemen zur Steuerung des Qualitätsmanagements bietet das Unternehmen hauptsächlich zwei Produktlinien. Johannes Stadler, Co-Geschäftsführer, und Mark Schneider, Marketing, an ihrem Messestand.

Aicos – Viktor Karpati, Verkauf und Marketing, und Philippe Solot, Geschäftsführer, mit zwei hilfreichen Statistik-Programmen: die DoE-Software «Stavex» (Design of Experiments) zur Minimierung notwendiger Experimente und die Excel-basierte Software «Easystat» zur Prozesskontrolle.

Endress+Hauser – Das Smartphone als intelligentes Messund Kalibriersystem: Das Unternehmen stellte mit der «Memobase Pro App» eine Ergänzung zum Handmessgerät «Liquiline Mobile CML18» vor.

Bruker – Fehleranalyse, Materialforschung und Partikelanalyse: Domenico Martoccia, Regional Manager, neben dem FT-IR-Mikroskop «Lumos II» für die automatisierte Qualitätskontrolle in Industrie und Forschung.

Hitec Zang – Steig weiterentwickelt: Bernd Stein, Projektmanagement, vor der «LabBox». Diese bietet eine kompakte Einstiegslösung für die Laborautomatisierung und verfügt über die Software «Lab Vision» (für Desktop und Tablet).

Gemü – Die Zukunft gehört Smart-Ventilen mit integrierten Sensoren, die selbständig Lecks erkennen, die Temperatur überwachen oder nach Erreichen der Schalthub-Höchstzahl einen Austausch des Ventils empfehlen.

Baumer – Luft- und Gasblasendetektion: Der «PAD20», bei Baumer auch als «Bubble-Sensor» bekannt, detektiert Fremdlufteinschlüsse im System.

HB Technologies – Handlingroboter für das analytische Labor: Marcus Rothe, Produktmanager, mit dem Probenvorbereitungssystem «ePrep».

Anton Paar – Für anspruchsvolle MessunV eranstaltungen gen von Oberfläche, Porengrösse und -volumen: Das brandneue Hochvakuum-Physisorptions-Analysegerät «Autosorb 6100».

Aseptconn – Der Anbieter von Komponenten, Systemen, Software und Dienstleistungen für die flüssige Steriltechnik präsentierte mitunter seine Prozessdesign-Software «Aseptsoft». Sergio Cerenzia, Geschäftsführer und Inhaber, Dario Mangione, Verkauf und Produktmanagement, und Paolo Paradisi, Verkauf.

CEM – Klarer Durchblick für klare Aufschlüsse: Schweizer Premiere feierte das Mikrowellen-Aufschlussgerät «Blade», vorgeführt von Umut Aygül, Beratung und Vertrieb bei der CEM GmbH.

Carl Roth – Dienstleistungsbereich im Ausbau: Neu im Serviceangebot ist die Kalibrierung von Pipetten- und Dispensern, unabhängig davon, ob diese bei Carl Roth gekauft oder über einen anderen Anbieter erworben wurden.

Hach Lange – Michael Stampfli, Verkauf bei Hach, erläutert die Arbeitsweise des «Lico 690», einem leistungsstarken Spektral-Colorimeter für professionelle Farbmessungen von klaren, transparenten Flüssigkeiten.

Haberkorn – Arbeitsschutz und Lösungen für ein sicheres Fördern von festen, flüssigen und gasförmigen Medien in flexiblen Schlauchleitungen und hochwertigen Schlauchverbindungen.

Hiltrade – Laborausrüstung, die sicher, zuverlässig, flexibel und einfach bedienbar ist: Stefan Hiltebrand, Geschäftsführer, stellte die neue Generation von Hochdruckreaktoren von Berghof vor.

Huber Swiss Services – Temperiersysteme, Umwälzkühler, Bad- und Umwälzthermostate u.v.m.: René Unternährer, Service, Arianna Romero, Vertrieb, und Alessandro Rodella, Geschäftsführer, präsentierten Lösungen für die hochpräzise Temperaturregelung und -überwachung.

HNP Mikrosysteme – Kleinste Förderräder V eranstaltungen zählen zu den «Geheimnissen» von Mikrozahnringpumpen für kleinste Dosiervolumina, wie man sie für viele Einsatzbereiche braucht. Axel Grandjean vom Partnerunternehmen Lewa neben den «mzr-Pumpen» am HNP-Stand.

Metrohm – Nebst dem Messestand war das Unternehmen auch vor dem Halleneingang präsent.

Knick – Den pH-Wert im Griff bei aggressiven, viskosen und abrasiven Medien: Christoph Häberli, Geschäftsführer, und Sandra Parolari, Marketing, vor dem vollautomatischen Sensor-Wartungssystem «cCare».

Krohne – Einfach festklammern: Marc Madacs, Vertriebsleiter Schweiz, präsentiert das neue Ultraschall-Durchflussmessgerät für die temporäre Durchflussmessung von Flüssigkeiten «Optisonic 6300 P».

Shimadzu – Europäische Premiere des neuen Gaschromatographen «Brevis GC-2050». Das kompakte Gerät in modernem Design ist für Laboratorien in einer Vielzahl von Branchen konzipiert.

MLS-MWS – «Ethos X» ist das erste Mikrowellensystem, mit dem sich alle Pflanzenextrakte und insbesondere viele Pflanzenöle herstellen lassen. Dazu gehören die aktuell besonders interessanten Extrakte von Hanf wie z. B. duftendes Cannabis-Öl. Werner Lautenschläger (r.), Geschäftsführer, mit seinem Stand-Team.

Auch das Team der ChemieXtra war an der Ilmac mit einem Stand präsent.

Semadeni – Nachhaltige Kunststoffprodukte für das Labor: Hier standen Produktkreislauf und Einsatz von Sekundärmaterial, Ein- oder Mehrwegprodukte sowie biobasierte Kunststoffe im Fokus.

VER ANSTALTUNGEN

Vier Formate, eine Mission Das Easyfairs-Quartett Pumps & Valves, Aqua Suisse, Maintenance Schweiz und Flow bewegte Ende Oktober über 3500 Personen nach Zürich-Oerlikon. Rund 252 Unternehmen, Verbände und Partner haben sich und ihre Neuheiten vorgestellt. Über 60 Aussteller präsentierten an der Pumps & Valves ihre Produkte und Dienstleistungen aus den Bereichen Pumpensysteme, Ventile, Antriebs- und Anlagentechnik, Dichtungen, Industriearmaturen, Dichtungssysteme, Filter, Filtersysteme sowie Rohrleitungen. Während an der Aqua Suisse die Vertreter der Schweizer Wasserwirtschaft an den Ständen und den «Aquatalks» die neuesten Trends vorstellten, zeigte die Flow die neusten Lösungen für Fernwärme- und Gasversorgung, Wasserstofftechnologie sowie Prozesswärmetechnik. Besucherinnen und Besucher reisten aus der ganzen Schweiz und dem nahen Ausland an. Zum Auftakt fand am Vorabend die «CEONight» mit Persönlichkeiten aus Politik, Verbänden und Firmen statt. Dabei erwähnte Stadtrat Michael Baumer, Departement Industrielle Betriebe der Stadt Zürich: «Wasser ist eine kostbare Ressource, um die wir uns kümmern müssen. Sie ist aber auch eine zentrale Infrastruktur, eine Lebensader, die

Im Hallenbereich der Aqua Suisse. (Bild: Luca Meister)

wir instand halten und laufend weiterentwickeln müssen, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Bevölkerungswachstum, Klimawandel und Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft erhöhen die Ansprüche an diese zentrale Infrastruktur.» Im erstmals stattfindenden «Smart Data Forum» wurden verschiedene Aspekte der Nachhaltigkeit beleuchtet. So wurde zum Beispiel die Resilienz in der Instandhaltung angesprochen, die den Wettbewerbsvorteil

sichern soll mit IoT und Big Data oder die Verbindung von menschlicher Expertise mit autonomen Instandhaltungsservices. Kurz: Das Event-Quartett schafft ideal Synergien, die bei der Transformation hin zu einer grüneren Welt notwendig sind.

www.pumps-valves.ch www.aqua-suisse-zuerich.ch www.maintenance-schweiz.ch

Schwammstadt: Ein Thema an der Aqua Pro Vom 7. bis am 9. Februar 2024 findet zum zwölften Mal die Messe Aqua Pro in Bulle (FR) statt. Präsentiert wird unter anderem ein Beispiel lokaler Innovation: Das Projekt «Bluefactory» in Freiburg. Vom 7. bis am 9. Februar 2024 findet zum zwölften Mal die Messe Aqua Pro in Bulle (FR) statt. Präsentiert wird unter anderem ein Beispiel lokaler Innovation: Das Projekt «Bluefactory» in Freiburg. Das Konzept der Schwammstadt soll in städtischen Gebieten die Rückkehr zu einem natürlicheren Wasserkreislauf ermöglichen. Denn die durch den Klimawandel verursachte Wasserknappheit verlangt neue Kreisläufe: Anstatt das Regenwasser in die Kanalisation zu leiten, soll es – insbesondere bei starkem Niederschlag – gesammelt und gespeichert werden. In Freiburg soll jetzt mit einem ganzheitlichen Ansatz das Schwammquartier «Blue11–12 /2023

factory» die Umweltauswirkungen möglichst gering halten. Das Management von Wasserströmen soll gleichzeitig eine energetische Nutzung ermöglichen und damit auch einen Beitrag zur Klimaneutralität leisten. Das Projekt beinhaltet verschiedene Lösungen der hybriden Wasserwirtschaft und ein Multi-Energie-Prinzip, das sowohl in Bezug auf die Wasser‑ als auch die Stromversorgung ideal funktionieren soll. Weitere Infos finden sich auf www.spongecity.ch. Zurück zur Aqua Pro: Die Messe bietet in der Schweiz eine Plattform für Fachleute, die auch international tätig sind. Die letzte Ausgabe nahm 2022 eine Fläche von 5500 Quadratmeter in Anspruch und lock-

«Sponge City»: Ein Stand und ein Referat widmen sich an der Westschweizer Veranstaltung dem Thema. (Bild: Espace Gruyère)

te 120 Aussteller und 4200 Besucherinnen und Besucher nach Bulle. www.aqua-pro.ch 23

V eranstanstaltungen

Swiss Chemistry Science Night 2023

Gala würdigt hiesige Chemieforschung Die Schweizerische Chemische Gesellschaft (SCG) verleiht alle Jahre Preise für herausragende Entdeckungen und Innovationen im Chemiebereich. Im Rahmen einer Galaveranstaltung im Casino Bern wurden diese Mitte September übergeben.

Kurt Hermann Vor zahlreichen geladenen Gästen eröffnete Christian Bochet, Präsident der Schweizerischen Chemischen Gesellschaft (SCG, englisch: SCS) am 15. September im Casino Bern die Swiss Chemistry Science Night 2023. Moderiert wurde die in Englisch durchgeführte Veranstaltung durch Eva Hevia der Universität Bern sowie Stefan Abele von Idorsia Pharmaceuticals.

Herausforderungen an den ETH-Bereich Gastredner Michael Hengartner, Präsident des ETH-Rats, sprach über das Schweizer Hochschulsystem und die Herausforderungen an den ETH-Bereich, zu dem die Technischen Universitäten ETH Zürich und EPFL Lausanne sowie die Forschungsinstitute PSI, WSL, Empa und Eawag gehören. Bereits im ETH-Gesetz von 1854 wurde im Artikel auch die Ausbildung von Technikern für die industrielle Chemie als Auftrag definiert. Hengartner unterteilt die aktuellen Aufgaben des ETH-Bereichs in drei Gebiete: Ausbildung, Forschung sowie Wissens- und Technologietransfer, dies alles im Dienst der Gesellschaft. Die Bedeutung der ETH und der EPFL für die Ausbildung lässt sich anhand der Studentenzahlen verdeutlichen: Von 2012 bis 2021 nahmen die Studentenzahlen um 40 Prozent auf über 35 000 zu. In den Ranglisten der besten Hochschulen belegt die ETH regelmässig Spitzenränge. Von hoher Forschungsqualität zeugen die 24 mit der ETH assoziierten Nobelpreisträger, wovon elf Chemiker sind. Die Entwicklung der chemischen Industrie illustriert nach Hegnauer das Schweizer Erfolgsrezept, das in der ausgezeichneten Forschung und Lehre, der starken Verbindung zwischen Wissenschaft und Industrie, der Offenheit 24

Hans Peter Lüthi, Direktor der SCS Foundation, umgeben von den ehemaligen Stipendiaten Alena Budinská, ETH Zürich, Valeriia Hutskalova, Universität Basel, und Lluc Farrera Soler, EPFL Lausanne. (Bild: André Maurer)

gegenüber der Welt sowie der unternehmerischen Freiheit besteht. Insbesondere waren die Beziehungen zwischen der ETH und der Basler Chemieindustrie von Anfang an gut. Auch gegenwärtig funktioniert der Wissens- und Technologietransfer ausgezeichnet; aus dem ETH-Bereich sind insgesamt 54 Spin-offs entstanden. Doch nicht alles ist Gold, was glänzt. Nachteilig ist beispielsweise die getrübte Beziehung zur EU (Stichwort Horizon Europe) neben weiteren Herausforderungen aufgrund der aktuellen Weltlage oder der nationalen und regionalen Barrieren zu Kooperationen. Trotz Inflation und zunehmenden Energiekosten werden die staatlichen Beiträge für 2024 um zwei Prozent gekürzt. Die Rahmenbedingungen sind aber im Grossen und Ganzen sehr gut bis ausgezeichnet. Sie werden allerdings von Menschen geschaffen. Und können von diesen verändert werden. Hengartners Fazit: Die

Schweiz ist derzeit sehr gut positioniert. Die Universitäten profitieren von ausgezeichneten Rahmenbedingungen und die Schweiz profitiert ihrerseits von der Exzellenz ihrer Universitäten in Lehre, Forschung und Innovation. Damit dies so bleibt, sind allerdings ständige Anstrengungen erforderlich.

Preisträger aus der Akademie Neben Forschern im universitären Bereich wurden auch zahlreiche Persönlichkeiten aus der Industrie ausgezeichnet. So erhielt ein Forschungsteam von Givaudan den Sandmeyer-Preis 2023. Unter Verwendung nachhaltiger chemischer und biotechnologischer Methoden entwickelte es, ausgehend von Zuckerrohr, eine industrielle Synthese von (–) Ambrox, eines wichtigen Duftstoffs für die Parfümherstellung. Vier Chemiker erhielten jeweils einen der drei neu geschaffenen Preise: Industrial Science Award 2023, Senior Award 2023 so11–12 /2023

V eranstanstaltungen

Preisträger aus der Industrie

Michael Hengartner, Präsident des ETHRats, war Gastredner der Swiss Chemistry Science Night. (Bild: André Maurer)

wie Distinguished Industrial Science Award. Eine Zusammenstellung sämtlicher Preisträger mit jeweils einer kurzen Begründung für die Auszeichnung ist auf der SCS-Website zu finden.

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Neben Forschern im universitären Bereich wurden auch zahlreiche Persönlichkeiten aus der Industrie ausgezeichnet. So erhielt ein Forschungsteam von Givaudan den Sandmeyer-Preis 2023. Unter Verwendung nachhaltiger chemischer und biotechnologischer Methoden entwickelte es, ausgehend von Zuckerrohr, eine industrielle Synthese von (–) Ambrox, eines wichtigen Duftstoffs für die Parfümherstellung. Vier Chemiker erhielten jeweils einen der drei neu geschaffenen Preise: Industrial Science Award 2023, Senior Award 2023 sowie Distinguished Industrial Science Award. Eine Zusammenstellung sämtlicher Preisträger mit jeweils einer kurzen Begründung für die Auszeichnung ist auf der zu finden.

Erfolgreiche Nachwuchsförderung Die 2009 errichtete SCS Foundation fusionierte 2014 mit der Stiftung für Stipendi-

en im Bereich der Chemie; gleichzeitig wurde auch das Alfred Werner Scholarship Program lanciert. Gemäss Leitbild werden Schweizer und internationale Studierende bei der Ausbildung und bei der Integration in die Chemie-Gemeinschaft unterstützt. Hans Peter Lüthi, Direktor der SCS Foundation, informierte über die vielfältigen Aktivitäten der Stiftung. So wurden oder werden aktuell mehr als 70 Studentinnen und Studenten aus über 30 Ländern beim Masterstudium in Chemie oder Biochemie an einer Schweizer Hochschule unterstützt. Eine Ukrainerin, eine Polin und ein Spanier, die ihre Masterstudien erfolgreich abgeschlossen haben und aktuell als Doktorandinnen beziehungsweise als Postdoktorand in der Schweiz fortsetzen, berichteten über ihre bisherigen Karrieren und ihre (guten) Erfahrungen in der Schweiz.

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VER ANSTALTUNGEN

Powtech und Partec: Ein synergetisches Duo

Powtech und Partec: Ein synergetisches Duo Drei Tage lang waren die Powtech und der Partec-Kongress in Nürnberg der Treffpunkt für internationale Experten der Verfahrenstechnik und Partikeltechnologie.

Gemäss der Messeleitung verzeichnete die Powtech 16 Prozent mehr Aussteller und auch das Publikum ist gewachsen. Über 9500 Fachbesucher, davon 40 Prozent ausserhalb Deutschlands, reisten zwischen dem 26. und 28. September nach Nürnberg. Neben dem Gastgeberland kamen sie vor allem aus Österreich, Italien, der Schweiz, den Niederlanden, Grossbritannien, der Tschechischen Republik, China und der Türkei. Vertreten waren in den vier Hallen vor allem die Bereiche Chemie, Food and Feed und Pharma sowie die Maschinen- und Anlagenbauer. Wissensdurstig waren die über 2600 Teilnehmer der beiden Powtech-Expertenforen «Stagetalks». In 55 Fachvorträgen mit hochkarätigen Referenten diskutierten die Experten über aktuelle Themen in der Automatisierungs- und Prozessindustrie. Dabei legte eines der beiden Foren den Fokus auf die Pharmaproduktion. Ganz im Trend standen darüber hinaus die Themen «Future Energies», Batterieproduktion, Recycling, Nachhaltigkeit und «New Food». Weitere Highlights waren die VDMA-Sonderschau, der «Networking Pavilion» und «International Startup-Pavilion» sowie der «Powtech Campus Pavilion».

Partikeltechnologie: Forschung auf höchstem Niveau Das Highlight war der gut besuchte Wissenschaftskongress Partec mit über 500

Verfahrenstechnik sowie Analytik für Schüttgut-, Pulver- und Liquidverarbeitung: 553 Aussteller aus 27 Ländern stellten ihre Neuheiten vor. (Bild: NürnbergMesse)

Teilnehmern aus 25 Ländern. Neben den Lectures zum aktuellen Stand der Partikeltechnologie fanden sich auch Keynotes von renommierten Unternehmen und Wissenschaftspreisträgern. Auch die AwardVerleihungen, Panel-Sessions und Posterausstellung stiessen gemäss Veranstalterin auf reges Interesse. Übrigens: Ab 2025 firmiert die Fachmesse als «Powtech Technopharm» und schafft

damit eine angepasste Plattform für die wachsende Pharma- und die Life-ScienceIndustrie. Die Messe findet vom 23. bis am 25. September 2025 in Nürnberg statt – wieder gemeinsam mit der Partec und parallel zur Fachpack.

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Damit die Chemie stimmt. 26

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P harmaindustrie

Datenanalyse und maschinelles Lernen

Zum effizienten Retrofit Schadstoffbeladene Abgase aus verschiedenen Batch-Prozessen durchkreuzten kürzlich beinahe die Expansionspläne eines Schweizer Pharmaunternehmens, das sich auf die Herstellung und den Vertrieb hochwertiger Peptide, Aminosäurederivate und biochemischer Reagenzien spezialisiert hat. Ein digitaler Modernisierungsansatz schaffte Abhilfe – und half, die ganze Prozesskette zu optimieren.

Dr. sc. Stefan Pauli ¹ Die im Rahmen eines Retrofits geplante Produktionserweiterung einer 20-jährigen Anlage wurde von den Behörden nur unter Auflage der eingehaltenen aktuellen Luftreinhalteverordnung genehmigt. Um die erweiterte Pharmaanlage konform zu betreiben, bedurfte auch die Abluftreinigungsanlage eines Retrofits. Die als Generalplanerin bereits mit dem Umbau beauftragte VTU suchte nach Lösungen für diese Herausforderung. Angesetzt wurde zunächst bei der maximalen Reduzierbarkeit der Frachtspitzen, da in der Pharmaanlage die Fracht mit vorgewärmter Frischluft verdünnt werden muss, um ein explosionsfähiges Gemisch zu verhindern – eine Überdimensionierung der Abluftreinigungsanlage sowie Energieverluste sind die Folge. Auch die Reduktion der Emissionen an der Quelle wurde untersucht.

Mehr Individualität, signifikante Einsparungen Die Wahl fiel auf die Analyse der Optimierungsmöglichkeiten mit Maschinellem Lernen (ML) als individuelle und bedeutend nachhaltigere Lösung anstelle eines Endof-Pipe-Ansatzes, der eine Dimensionierung der Abluftreinigung hinsichtlich des Peak-Abluftflusses beinhaltet hätte. Die vorhandenen Anlagendaten bildeten die Basis für zeitnahe und effizient zu erreichende Erkenntnisse, und versprachen signifikante Einsparungen, insbesondere beim Energieverbrauch.

1 Dr. sc. Stefan Pauli, Senior Data Scientist bei VTU

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Der erste Schritt bestand in einer umfassenden Datenanalyse zur Ursachenidentifikation für die Frachtspitzen und die Erstellung von «Was wäre wenn»-Simulationen. Darauf folgte ein Training von ML-Algorithmen anhand vorhandener Daten über einen Zeitraum von einem Jahr, um die Anlagenschritte mit der höchsten Fracht zu identifizieren. Gemeinsam mit den Simulationen wurde so eine gleichmässigere Planung der Anlagenschritte ermöglicht, die ein simultanes Auftreten von Frachtspitzen verhinderte.

Reduzierte Frachtspitzen, effizientere Produktion Der ML-Ansatz brachte einen weiteren Vorteil mit sich, nämlich optimierte Produktionsparameter der hauptverursachenden Anlagenschritte. Das Ergebnis waren reduzierte Frachtspitzen und Umwelteinflüsse zugunsten einer effizienteren Produktion. In Zahlen gesprochen: Im Vergleich zu einer End-of-Pipe-Lösung wurden die Frachtspitzen um 40 Prozent verringert und die Dimension der Anlage konnte um 20 Prozent verkleinert werden. Durch geringeren Frischlufteinsatz reduzierte sich der Energieverbrauch um 65 Prozent. Dabei wurde deutlich, dass die Herausforderungen rund um eine gesteigerte Nachhaltigkeit nach neuen Herangehensweisen verlangen. Datenanalyse und Maschinelles Lernen können dazu beitragen, Anlagen effizienter auszulegen und zu betreiben. Klar wurde auch, dass bereits existierende Datensammlungen produktiv genutzt werden können und vermeintliche «Datenfriedhöfe» eine neue Funktion erlangen können. Dieses für VTU erste Projekt, in dem Maschinelles Lernen für ein Retrofit zum Ein-

Mit Hilfe des datenbasierten Ansatzes wurden deutlich reduzierte Abgas-Frachtspitzen (minus 40 Prozent) und weniger Umwelteinflüsse erreicht – dies bei einer gleichzeitig gesteigerten Produktionseffizienz. (Bild: iStock)

satz kam, brachte neue Fragestellungen mit sich, die wiederum zu einer geänderten Denkweise führten: Wie werden bestehende Daten am effizientesten genutzt, zusammengeführt und bereinigt? Wie werden Prozessingenieure für das Thema Maschinelles Lernen als sinnvolle Lösung sensibilisiert? Maschinelles Lernen bietet in Zukunft vielversprechende Aussichten. So besteht weiteres Optimierungspotenzial in Richtung gesteigerte Nachhaltigkeit, etwa im datengestützten, effizienteren Betrieb von Anlagen. VTU möchte die Datenanalyse bei Umbauprojekten daher verstärkt von Beginn an integrieren.

www.vtu.com 27

F irmen berichten

Neue Geräte für kontrollierten Pflanzenwuchs Eine Arbeitsgruppe am Institut für Pflanzen- und Mikrobielle Biologie (IPMB) der Universität Zürich forscht unter anderem an der Pflanze Arabidopsis thaliana. Dafür benötigt sie kontrollierte, konstante Bedingungen, wofür sie Klimakammern verwendet. Zwei der Kammern wurden saniert, wobei auch die Klimageräte ersetzt werden mussten. Die Firma Weiss Technik AG konnte diese Sanierung mit Erfolg durchführen.

Alexander Jegge In der Arbeitsgruppe von Prof. Cyril Zipfel wird Grundlagenforschung betrieben. Die Forschung stützt sich dabei auf sogenannte Modellorganismen, zum Beispiel in der Zellbiologie, Molekularbiologie und Genetik. Bekannt ist die Fruchtfliege Drosophila melanogaster oder das Bakterium Escherichia coli. Für die Pflanzen hat sich unter anderem die Arabidopsis thaliana (Acker-Schmalwand, auch Schotenkresse oder Gänserauke) etabliert. Im Jahre 1943 wurde vom Deutschen Botaniker Friedrich Laibach die Möglichkeit beschrieben, Acker-Schmalwand als Modellpflanze einzusetzen. Laibach gilt als Begrün-

Weiss Technik AG Die Firma Weiss Technik AG mit Sitz im schweizerischen Altendorf ist spezialisiert auf Geräte und Anlagen im Bereich der Umweltsimulation, Wärmetechnik, der Klima- sowie Reinraumtechnik. Die Geräte werden dabei in Produktionen in Deutschland designt und hergestellt. Die Projektleitung und -abwicklung von Neubau-, Erweiterungs- oder Umbauten wird von Altendorf aus realisiert. Begleitet wird die Umsetzung von einem starken Team an Montage- und Servicetechnikern verteilt in der ganzen Schweiz.

Labormanagerin Dr. Lena Stransfeld (l.) und die technische Assistentin der Arbeitsgruppe, Tamaryn Ellick im Phytotron. (Bild: A. Jegge)

der der experimentellen Arabidopsis-Forschung; die Acker-Schmalwand ist ein Acker-Beikraut, das er in seiner Promotionsarbeit über die Chromosomensätze von Pflanzen untersuchte. Sie ist einjährig, winterannuell (bis zweijährig) und wurzelt bis zu 40 Zentimeter tief. Die Blüten sind kleine Nektar führende Trichterblumen. Wegen ihrer Unscheinbarkeit ist der Insektenbesuch nur spärlich, stattdessen erfolgt zu 99 Prozent Selbstbestäubung Die Blütezeit reicht von April bis Mai, es kann aber als typisches Ackerwildkraut auch noch später blühen.

Weshalb wird auf diese Pflanze gesetzt? Die Acker-Schmalwand hat ein relativ kleines, zweifaches Erbgut von 135 Mbp (Megabasenpaare). Das Genom besteht vorwiegend aus codierenden DNA- Sequenzen. Sie hat nur fünf Chromosomenpaare, von denen bereits detaillierte Karten erstellt wurden. Ihr Generationszyklus dauert nur acht Wochen (von der Keimung des Samens bis zu seiner Reife) und sie lässt sich auf relativ kleinem Raum einfach kultivieren. Ausserdem ist sie praktisch auf der ganzen Welt vorhanden.

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F irmen berichten

Für höchste Prozesssicherheit bei Druck und Vakuum.

Die Schaltschränke der Be- und Entwässerungsfunktion. (Bild: A. Jegge)

Am Institut verwendet man zur kontrollierten Aufzucht eine Klimakammer, einen Phytotron. Es handelt sich dabei um eine Art Gewächshaus mit festdefinierten Parametern für Temperatur, Feuchte, Luftzirkulation und Licht. Zwei dieser Kammern mussten saniert werden. In einem Wettbewerbsbeschrieb suchte das IPMB für die zwei Phytotronen einen Ersatz für das Klimagerät inklusive der Kontrollen für beide. Den Zuschlag erhielt die Firma Weiss Technik. Das Institut für Pflanzen- und Mikrobielle Biologie (IPMB) der Uni Zürich konzentriert sich auf Forschung und Lehre zu genetischen, molekularen, biochemischen, entwicklungsbezogenen, evolutionären und zellulären Aspekten von Pflanzen und ihren Interaktionen mit anderen Organismen sowie auf Limnologie (Wissenschaft von den Binnengewässern als Ökosysteme), aquatische Ökologie, mikrobieller Evolution, Ökologie und Mikrobiologie. Ein wesentliches Merkmal der Forschung am IPMB ist die Ergänzung der Molekulargenetik mit neuen Technologien, die die Erforschung grundlegender Fragen auf neue, interdisziplinäre Weise ermöglicht, die oft traditionelle biologische Disziplinen durchbricht und die Grenze zwischen Grundlagen- und angewandter Wissenschaft verwischt. Dazu gehören auch die beiden Phyto tronen. Nach Fertigstellung konnten wir zusammen mit Christopher Moser von Weiss Technik die «neuen» Kammern besichtigen. Die Labormanagerin Dr. Lena Stransfeld und die technische Assistentin der Arbeitsgruppe, Tamaryn Ellick, zeigten verschiedene Stadien der Pflanzen, die sie für molekularbiologische Experimente zur Grundlagenforschung im Bereich der

Pflanzen-Mikroben Interaktion verwendet werden. Die Firma Weiss Technik konnte mit ihrem Vollklimagerät Vindur Compact überzeugen. Bei Vindur handelt sich um ein universelles Klima-Kompaktgerät designt für thermisch belastete Räume welche ein konstantes Raumklima im Bereich von +/–0.5 K bzw. +/–4% r. F. benötigen. Sein Anwendungsspektrum reicht von der zuverlässigen Klimatisierung thermisch hoch belasteter Räume in der Mikroelektronikbranche oder Life-Science-Industrie bis hin zur Komfortklimatisierung für Operationssäle oder eben auch für den Betrieb von Phytotronen. Die kompakte Schrankbauweise und variablen Anschlussmöglichkeiten ermöglichen den Einsatz auch bei begrenzten Platzverhältnissen wie z. B. Umbauten. Der Einsatz hochwertiger Komponenten, kombiniert mit einem kompakten Aufbau und einer intelligenten Regelung, garantieren einen langfristig effizienten Betrieb.

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Weiss Technik AG Brügglistrasse 2 CH-8852 Altendorf Tel. +41 55 256 10 66 christopher.moser@weiss-technik.com www.weiss-technik.ch Dr. Lena Stransfeld Lab manager Zipfel group Department of Plant and Microbial Biology University of Zurich Zollikerstrasse 107 CH-8008 Zürich lena.stransfeld@botinst.uzh.ch www.botinst.uzh.ch

Die Knickstab-Umkehr-Berstscheibe KUB® bietet einfache Handhabung durch aussergewöhnliche Robustheit, sowie eine lange Lebensdauer. Auch für sterile Anwendungen geeignet.

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Das Herzstück der Anlage: Das Vindur Compact Klimagerät. (Bild: Weiss Technik)

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Innovationen schaffen Zukunft Unter dem Motto «Innovation, Wandel und der Faktor Mensch» führte Dachser Schweiz am 22. September 2023 eine Fachveranstaltung im Switzerland Innovation Park Biel durch. Die interaktive Plattform zum Wissens- und Erfahrungsaustausch in diesem inspirierenden Ambiente fand bei den Teilnehmerinnen und Teilnehmern regen Zuspruch. Experten aus Einkauf, Distribution, Logistik und Supply Chain Management, Unternehmensführung sowie Vertreterinnen und Vertreter der Medien und Wissenschaft diskutierten über die Herausforderungen von Digitalisierung, Automation und Innovation in der Logistik und neue Erkenntnisse aus der Psychologie und Gehirnforschung. Zu den Highlights der Veranstaltung zählten die Vorträge der Keynote Speaker Nationalrat Lars Guggisberg, Prof. Markus Hackenfort (ZHAW Angewandte Psychologie), Stefan Hohm (Chief Development Officer und Mitglied des Vorstands von Dachser) und Dr. Markus Ramming (Neuroleadership-Experte). «Wir sehen Fachveranstaltungen wie diese als hervorragen-

Stefan Hohm, CDO und Vorstand der Dachser SE, Prof. Dr. Markus Hackenfort, ZHAW Angewandte Psychologie, Lars Guggisberg, Nationalrat, Dr. Markus Ramming, Neuroleadership-Experte. (Bild: Sandra Gill)

de Möglichkeit, um Experten und Expertinnen aus Wirtschaft und Wissenschaft zusammenzubringen und Zukunftsbilder für Transport, Logistik und das Supply Chain Management zu entwerfen. Wir wollen die Teilnehmenden motivieren, den digitalen Wandel in den eigenen Unternehmen weiter voranzutreiben und Potenziale der Zusammenarbeit mit einem Logistikdienstleister wie Dach-

ser aufzeigen», erläuterte Stefan Krüger, Sales Manager Dachser European Logistics Bern. Für Dachser ist es deshalb immens wichtig, dass alle Menschen im Unternehmen gemeinsam auf die digitale Reise gehen. Es geht darum, Digitalisierung als Chance zu begreifen, offen für Veränderungen zu sein und vor allem kontinuierlich zu lernen, mit neuen Technologien im Arbeitsalltag

umzugehen und Prozesse neu zu denken. Dieses «Digital Mindset» ist unabdingbar für das Gelingen der Digitalisierung und deshalb ein wesentlicher Pfeiler der Digitalisierungsstrategie von Dachser. Dachser Spedition AG CH-8105 Regensdorf Althardstrasse 355 dachser.regensdorf@dachser.com www.dachser.ch

Wechsel der Geschäftsführung bei Astortec Per Ende Jahr übergibt Roland Leimbacher nach zwölf Jahren die Geschäftsführung an Marco Grossen, der bereits für die operative Führung beider Standorte in Einsiedeln (SZ) verantwortlich ist. Die Astortec AG entstand 2019 aus der Fusion der Astorplast AG mit der Astorit AG und gehört zur Astor Holding AG mit 30

Sitz in Einsiedeln (SZ). Astortec produziert in der Schweiz und vertreibt international Klebstoffe, Dichtmaterialien, Stanzteile und Stapelscheiben. Das Unternehmen beschäftigt 43 Mitarbeitende und ist Spezialist für roboter-applizierte Dichtschäume (RADS / FIPFG). Darüber hinaus werden Reaktionsharze, Klebstoffe und

chemische Rohstoffe nach Kundenwunsch gemischt und konfektioniert – alles nach dem Motto: «Klebt, dichtet, schützt – passt!»

Neu an der Spitze von Astortec: Marco Grossen. (Bild: Astortec)

Astortec AG Zürichstrasse 59 CH-8840 Einsiedeln Tel. +41 55 418 37 37 www.astortec.ch 11–12 /2023

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Optiksystem für Bioreaktoren

Raman-Technologie sichert Produktqualität Biopharmazeutische Unternehmen benötigen skalierbare Modelle, kompatible Sonden und Instrumente sowie ein Raman-System, das einen reibungslosen Übergang von Laborbedingungen in verfahrenstechnische Anlagen ermöglicht.

Raman Single-Use-Technologie für die Bioprozesstechnik Das optische Raman-System für den Single Use wurde gemäss den Industriestandards für Single-Use-Sensoren entwickelt. Das System wird in Verbindung mit der Rxn-10-Sonde verwendet und besteht aus den folgenden Teilen: – Eine berührungsfreie, wiederverwendbare Raman-Optik, die mit einer Standardklemme an das Einweg-Fitting/den Anschluss angeschlossen wird – Eine Einweg-Armatur, die vom Hersteller des Einweggefässes installiert, getestet und einsatzbereit geliefert wird Das Raman-Optiksystem für den Einmalgebrauch bietet biopharmazeutischen Herstellern einen Einwegpfad zu einem gebrauchsfertigen, gammasterilisierten Fenster. Dank dieser Flexibilität können Betreiber Raman-Daten aus einem SingleUse-Bioreaktor (SUB) gewinnen, ohne die Sterilität oder optische Leistung zu beein-

trächtigen. Das System ist ab sofort für SUBs von Thermo Fisher Scientific erhältlich, und Integrationsprojekte mit anderen Anbietern sind im Gange.

Bio-Multi-Optic/Bio-Sleeve Das System besteht aus zwei Teilen – einer wiederverwendbaren Bio-Multi-Optic und einer Hülse (Bio-Sleeve) für den Anschluss an Bioreaktoren. Die Bio-MultiOptic und der Bio-Sleeve bilden ein zweiteiliges optisches Immersionssystem, dass mit der Rxn-10-Sonde kombiniert werden kann. Die Verwendung der Bio-Multi-Optic mit dem Bio-Sleeve bietet ein Höchstmass an Flexibilität beim Arbeiten mit Bioreaktorsystemen. Die Sonde besteht aus den folgenden Komponenten: – Eine wiederverwendbare Bio-Multi-Optic, die den Prozess/die Probe nicht berührt – Ein Bio-Sleeve, der mit der Mehrfachoptik verbunden ist und Kontakt mit dem Prozess/der Probe hat Der modulare Aufbau der Mehrfachoptik und des Bio-Sleeve ermöglicht die Kalibrierung der Optik, ohne dass der Sleeve aus dem Bioreaktor entfernt werden muss. Dieses gemäss Industriestandards für Single-Use Sensorik entwickelte optische Raman-System ist cGMP-qualifiziert und Gamma-sterilisierbar.

Raman Flow Assembly

Zwei Raman Bio Multi Optics und Bio-Sleeves in verschiedener Länge (220 und 120 mm). (Bild: Endress)

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Die jüngste Innovation in unserem Raman-Sonden-Zubehörportfolio – das Endress + Hauser Raman-Flow Assembly – bringt die Inline-Raman-SpektroskopieMessung in die nachgeschalteten Arbeitsabläufe der Bioprozesstechnik. Dieses hochgradig anpassungsfähige System zur In-situ-Probenabfrage wird direkt in die Prozessströme integriert, wodurch sich die

Rxn-10-Sonde mit einer Durchflussbank und einer Kalibrierzelle, die mit einer Temperaturanzeige verbunden ist. (Bild: Endress)

Notwendigkeit von Offline-Messungen signifikant verringert. Die Raman-Durchflussbaugruppe ermöglicht eine verbesserte Signalerzeugung bei gleichzeitiger präziser Überwachung des Materials in einem Durchflussweg. Die Raman-Kalibrierungs- und Verifizierungskits enthalten alles, was Sie zur Standardisierung Ihres Raman-Systems für die Skalierbarkeit von Labor zu Prozess benötigen. Die Kits sind für die Systeme mit Mehrfachoptik (und Einwegoptik) und die Raman-Flow-Baugruppe erhältlich, weitere werden folgen. Diese Kits benötigen keine externe Stromversorgung, steigern die Effizienz und verringern die Ausfallzeiten durch einfache Installation vor Ort. Diese Kits bestehen aus nicht benetzten Teilen, so dass sie ohne Beeinträchtigung der Sterilisation in Benchtop- oder Single-UseBioreaktoren oder Fermentern verwendet werden können.

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Turnusgemässe Revision gehört in erfahrene Hände

Akribische Planung für effiziente Produktion Pharmazeutische und Chemische Hersteller stehen unter enormem Kostendruck. Sie produzieren spezifische Stoffe und obliegen strengen Compliance Standards. Während den Shutdowns steigt dieser Leistungsdruck auf einen Höhepunkt. Um diese Herausforderung zu meistern, sind bei Unternehmen, die in solch sensiblen Branchen tätig sind, innovative und strikt lösungsorientierte Ansätze besonders wichtig.

In den Sommerferien haben die Produktionsfachkräfte in der Ferne oder in der heimischen Natur entspannt. Auch die Fertigungsanlagen standen still. Und doch ging es in den Fabrikhallen mitten im Sommer emsiger zu denn je. Überall waren fleissige Fachleute am Werk, bei Tag und Nacht. Der turnusgemässe Shutdown lief auf Hochtouren. Spezialistinnen und Spezialisten haben die Anlagen auf Herz und Nieren überprüft. Sie standen dabei unter hohem Zeitdruck. Denn die Arbeiten mussten so schnell wie möglich beendet werden, um die Produktion bald wieder hochfahren zu können. Wenn alles optimal gelaufen ist, kann bis zur nächsten Sommersaison wieder reibungslos produziert werden. Doch nach dem Shutdown ist vor dem Shutdown: Die Planungen für die nächste Saison laufen schon.

Selber machen oder machen lassen? Bei welchen Anlagen in der Chemie- und Life-Science-Industrie ist es sinnvoll, die turnusgemässen Wartungsarbeiten mit ei-

Wartungsarbeiten mit einem modernen Industriedienstleister: Die App BMC@work verbindet Schraubenschlüssel und digitale Lösungen. (Bild: Bilfinger)

genen Kräften vorzunehmen? Und wo lohnt es sich, die Revision vertrauensvoll in die Hände eines erfahrenen Dienstleisters zu legen? Mit anderen Worten: Selber machen oder machen lassen?

Der Industriedienstleister Bilfinger, der vor allem für sein Angebot in Maintenance, Engineering, Rohrbau und Isoliertechnik bekannt ist, bietet auch beim jährlichen Shutdown Unterstützung. Bilfinger hilft dabei, in Zeiten des Fachkräftemangels die turnusgemässen Arbeiten zu optimieren und liefert Mehrwert – beispielsweise indem Wartungsarbeiten mit digitalen Lösungen wie der App BMC@work papierlos organisiert werden.

Termingerecht und unfallfrei

Maintenance Dienstleister im Einsatz zur der Anlagen Analyse. (Bild: Bilfinger)

«Optimal gewartete Anlagen sorgen für eine effiziente und nachhaltige Produktion sowie niedrige Kosten im Gesamtlebenszyklus», sagt Philippe Jaques, CEO Bilfinger Industrial Services Schweiz. «Bilfinger unterstützt seine Kunden aus der Pharma-, Chemie- und Biotechnologiebranche bei turnusgemässen Arbeiten mit der Erfahrung eines global tätigen Konzerns und 11–12 /2023

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gibt alles, um die Projekte diszipliniert, termingerecht und unfallfrei durchzuführen. So können sich produzierende Unternehmen voll auf ihr Kerngeschäft konzentrieren.» Zeit ist Geld in der Produktion. Deshalb müssen alle Wartungs- und Inspektionstätigkeiten lange vor dem Shutdown akribisch geplant werden. Für alle Aufgaben müssen Fachkräfte und Materialien termingerecht verfügbar sein. Wenn alle Teile, Dokumente und Bewilligungen da sind, kann es losgehen. Dann bringt ein international erfahrener externer Industriedienstleister wie Bilfinger sein ganzes Know-how ein – egal, ob es um den Umgang mit Gefahrstoffen geht oder Arbeit unter Reinraumbedingungen.

Dokumentation bis hin zur kleinsten Dichtung Besonders für Unternehmen aus Pharma, Chemie und Biotechnologie ist es wichtig, Effizienzstreben und Kostendisziplin mit

den hohen regulatorischen Anforderungen in Einklang zu bringen. Die Branche hat besonders hohe Auflagen mit Blick auf die Qualifikation der Beschäftigten, die Qualitätssicherung und die Dokumentation der Prozesse. Alle Teile mit definierter Lebensdauer werden turnusgemäss gewechselt. Mitunter ist der Tausch von Einzelteilen schon vorher betriebswirtschaftlich sinnvoll und kann kostenoptimiert beim Shutdown durchgeführt werden.

Sicherheit geht vor

zusätzlich beseitigt werden sollten. «Mit den Ressourcen eines internationalen Grosskonzerns kann Bilfinger auf ein breites Netz an Partnerfirmen zugreifen, die auch aussergewöhnliche Arbeiten durchführen können», sagt Jaques. «Wenn zusätzlich zu den Reparatur- und Revisionsarbeiten noch Anlagenteile optimiert, modernisiert oder erweitert werden sollen, lassen sich auch solche Arbeiten mit flexiblem Projektengineering und sorgfältiger Planung problemlos während eines Stillstands umsetzen.»

Zugleich müssen Sicherheit und Qualität Vorrang haben, auch bei starkem Kostendruck. Deshalb sind strikt lösungsorientierte und innovative Ansätze zur Einhaltung der Compliance-Standards, die zu den höchsten der Welt gehören, bei turnusgemässen Wartungen und Revisionen gefragt. Genauso wichtig wie die gründliche Planung, ist ein hohes Mass an Flexibilität während der Arbeit. Nicht selten stossen die Fachkräfte auf verdeckte Mängel, die

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Für hochwertige Nahrungsergänzungsmittel

Innovative Abfülllinie in Pharmaqualität Eine Abfülllinie von Pipettenflaschen mit zwei individuell steuerbaren Dosiervorgängen im Milliliter-Bereich. Dabei maximale Genauigkeit, zuverlässiges Verschliessen sowie schnelle Rüstzeiten für Produkt- oder Formatwechsel: Mit diesem komplexen Anforderungsprofil wandte sich ein führender Lohnhersteller an Watson-Marlow Flexicon. Dank des modularen Aufbaus der flexiblen peristaltischen Abfüll- und Verschliesssysteme von Flexicon konnte in kürzester Zeit eine massgeschneiderte Produktionslinie ausgelegt werden.

Hochwertige Nahrungsergänzungsmittel aus pflanzlichen Rohstoffen werden oft nach ähnlich strengen Vorgaben wie Arzneimittel produziert. Dies war auch der Fall, als ein Kunde sich mit der Idee für ein neues innovatives Nahrungsergänzungsmittel (NEM) an Müggenburg Pharma wandte. Die Basis dafür bildeten verschiedene pflanzliche Rohstoffe. Für maximale Reinheit wird der Grundstoff des Produkts in einer speziellen, schonenden Extraktionsmethode hergestellt. Daher müssen auch die Weiterverarbeitung und Abfüllung möglichst schonend erfolgen. «Die Rohmaterialien sind qualitativ sehr hochwertig und eine genaue Dosierung ist für eine konsistente Produktqualität von herausragender Bedeutung», sagt Christopher Eggerstedt, Leiter Produktentwicklung und Flüssigproduktion bei Müggenburg Pharma. Extraktion, Produktion und Verarbeitung müssen möglichst schonend erfolgen. Da das neue NEM-Produkt des Kunden nur in kleinen Mengen eingenommen wird, wird es in handliche Glasflaschen mit praktischen Pipettenverschlüssen abgefüllt. All diese Anforderungen müssen im Rahmen der den Kunden zugesagten schnellen Produktion erfüllt werden.

Abfülllösungen von Flexicon Auf der Suche nach einer Lösung für mehrere, individuell steuerbare Dosierstellen auf einer Abfüll- und Verschliesslinie wandte sich Müggenburg Pharma an Flexicon Liquid Filling, ein Geschäftsbereich von Watson-Marlow Fluid Technology Solutions (WMFTS). Flexicon verfügt über eine breite Auswahl an peristaltischen Abfüll- und Verschliesssystemen, von Tischgeräten zum manuellen Befüllen über 34

Die neukonzipierte Verarbeitungslinie füllt die Flaschen an zwei Dosierstellen und verschliesst sie mit Pipettenmonturen. (Bild: Watson-Marlow)

halbautomatische Systeme bis hin zu vollautomatischen Abfülleinheiten und Verschliessmaschinen. Das gesamte Portfolio ist auf hohe Flexibilität und Vielseitigkeit ausgerichtet. Dank ihres modularen Aufbaus lassen sich die Flexicon-Systeme einfach zu komplexen Verarbeitungslinien und massgeschneiderten Abfülllinien mit mehreren Dosierstellen kombinieren. «Die Produkte von Flexicon kommen überall dort zum Einsatz, wo hochwertige und wertvolle Flüssigkeiten in kleinen und mittleren Chargen sicher, ohne Kontamination und mit maximaler Präzision abgefüllt werden müssen», erläutert Denis Cwiklinski, Biopharm Sales Engineer bei WMFTS.

zur ersten Abfüllstation geleitet. Die Abfüllung des Rohstoffes erfolgt automatisch durch das peristaltische Abfüll-Tischgerät Flexicon PF7. Die teilbefüllten Flaschen werden dann zur grösseren Flexicon FlexFeed30 zum Abfüllen und Verschliessen geleitet. Wie beim ersten Abfüllschritt kommt auch bei der Abfüllung der zweiten Rohstoffkomponente eine Flexicon PF7 zum Einsatz. Das Volumen beider Dosierungen kann stark va-

Integrierte Lösungen zum Abfüllen und Verschliessen Aufgrund der von Müggenburg Pharma spezifizierten Anforderungen riet Denis Cwiklinski zu einer Lösung, bei der zwei halbautomatische Abfüllsysteme zu einer Abfülllinie kombiniert werden. Die Flaschen werden zunächst auf den Drehtisch des halbautomatische Abfüllund Transportsystem Flexicon FlexFeed15

An der ersten Abfüllstation wird eine Kleinstmenge eines Rohstoffes abgefüllt. Aufgrund des hohen Produktwertes kommt es dabei auf maximale Genauigkeit an. (Bild: Watson-Marlow)

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Während die Abfüllung automatisch erfolgt, werden die Pipettenmonturen manuell in die befüllten Flaschen eingelegt, das Verschliessen erfolgt automatisch mit Druckluft. (Bild: Watson-Marlow)

riieren und muss auf den hundertstel Milliliter genau dosiert werden. Während die Abfüllung automatisch erfolgt, werden die Pipettenmonturen manuell in die befüllten Flaschen eingelegt und durch ein gleichbleibendes Drehmoment festgezogen werden, um Undichtigkeiten oder ein Auslaufen der Flüssigkeit sicher zu verhindern. Anschliessend werden die Flaschen in einem Auslauftray gesammelt.

Steigerung von Produktionskapazität und Flexibilität Mit der neukonzipierten Abfüll- und Verschliesslinie verarbeitet Müggenburg Phar-

ma aktuell circa 500 Flaschen pro Stunde, eine deutliche Steigerung im Vergleich zu den vorher verfügbaren Abfüll- und Verschliesslösungen. Teure Produktverluste aufgrund von hohen Scherkräften oder Temperaturabweichungen werden durch die schonende und zuverlässige Abfüllung durch die PF7 verhindert. Dank des Hygienic Designs, der Flexibilität und der einfachen Kalibrierung lassen sich Reinigung und Chargenwechsel innerhalb kürzester Zeit durchführen. Diese Flexibilität ermöglicht es auch, andere Flaschen- und Verschlussgrössen in Zukunft mit nur wenigen Anpassungen verarbeitet werden können, was eine schnelle und flexible Anpassung an Kundenanforderungen ermöglicht. Nach insgesamt nur drei Monaten für Prozessentwicklung, Validierung und Qualifizierung konnte Müggenburg Pharma die Produktion auf der neuen Verarbeitungslinie beginnen. Seitdem füllt sie bis zu 5000 Flaschen pro Tag und überzeugt dabei durch anhaltend hohe Zuverlässigkeit und minimale Produktverluste. Die hohe Präzision von besser als 0,5 % wurde im Rahmen einer GMP-konformen Probennahme auch durch externe Experten bestätigt. Auch die Kalibrierung erwies sich als schnell und einfach, in der Regel ist bereits die dritte Flasche einer

Das peristaltische Abfüll-Tischgerät Flexicon PF7 eignet sich für Abfüllvolumina von 0,2 bis 250 ml für unter GMP-Bedingungen. (Bild: Watson-Marlow)

Charge absolut präzise in den Spezifikationen. «Das Konzept ist so erfolgreich, dass wir gemeinsam mit Flexicon bereits eine Erweiterung der Kapazitäten um eine zweite Abfülllinie planen», berichtet Christopher Eggerstedt.

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» comsol.com/feature/medical-innovation

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Private 5G-Netze

Eine Chance für die Prozessindustrie Die Prozessindustrie steht vor grossen Herausforderungen: Sie muss ihre Prozesse optimieren, schneller werden und umfangreich automatisieren – Industrie 4.0 lässt grüssen. Eine schnelle und absolut zuverlässige Datenübertragung ist bei diesen Entwicklungen ein Muss.

Ab dem 1. Januar 2024 soll es auch für Schweizer Unternehmen möglich sein, diese Anforderungen über private 5G-Netzwerke drahtlos zu realisieren. Damit verbunden sind massive technische Vorteile für jedes industrielle Umfeld: Hohe Bandbreiten, niedrigste Signallaufzeiten (Latenz) und vorab definierbare Quality-of-Service. Private 5G-Netze (oder Campus-Netzwerke) erweitern vorhandene Netzwerkumgebungen, sind aufgrund der erforderlichen Lizenzierung nach aussen hin geschlossen und bieten höchste Sicherheit. Simon Schiller, Geschäftsführer von autarkom, beantwortet grundsätzliche Fragen über 5G für Unternehmen. Was ist das Besondere an privaten 5GNetzen im Vergleich zu bspw. WLAN? WLAN ist ein offenes, nicht-lizenziertes Netzwerk, das jedes WLAN-fähige Endgerät nutzen kann. Entsprechend viele Geräte kämpfen um die vorhandenen Netzwerkressourcen wie z. B. die Bandbreite, und es kommt dadurch immer wieder zu Performance-Problemen und Verbindungsabbrüchen. Ein 5G-Netzwerk ist ein lizenziertes Netzwerk, das exklusiv demjenigen zur Verfügung steht, der die Funklizenz für ein be-

Unabhängige Beratung Die autarkom GmbH ist ein unabhängiges Beratungshaus mit Sitz in Mühlheim an der Donau, das sich auf die Optimierung von drahtlosen Kommunikationsinfrastrukturen spezialisiert hat. Die Experten des Unternehmens stehen jederzeit zur Verfügung, um Ihre Fragen rund um das Thema der Campus-Netzwerke zu beantworten.

stimmtes geografisches Gebiet erworben hat. In diesem Netz können nur die Geräte kommunizieren, die der Lizenzinhaber aktiv über eigene SIM-Karten einbindet. Wie erhält man eine Lizenz für ein privates 5G-Netzwerk? Eine Lizenz wird in der Schweiz, basierend auf den Geodaten eines bestimmten Geländes, vom Bakom vergeben und kann über deren Portal beantragt werden. Wir unterstützen interessierte Firmen gerne bei der Beantragung. Wo sind die technischen Unterschiede von 5G zu anderen Funkstandards? 5G hat seine Vorzüge in drei Bereichen: Grosse Bandbreite mit hohem Datendurchsatz, die Möglichkeit, bis zu einer Million Geräteverbindungen pro Quadratkilometer zu etablieren sowie niedrigste Latenzzeiten, die Signale und Kommunikation in wenigen Millisekunden übertragen. Zudem bietet ein 5G-Campusnetz auf der Infrastrukturebene eine sehr hohe Sicherheit. Zum einen erhält Zugang zum Netz nur ein Endgerät mit SIM-Karte, die vom betreibenden Unternehmen verwaltet und ausgegeben wird, zum anderen ist das bei SIM-Karten angewendete Schlüsselverfahren sehr sicher. Diese technischen Merkmale erlauben es, unternehmenskritische Daten auch über Funksignale zu übertragen und Bereiche in den Datenverkehr zu integrieren, die bisher als unerreichbar galten. Selbst in Umgebungen wie explosionsgeschützten Räumen können 5G-Signale verwendet und über spezifische 5G-Endgeräte verarbeitet werden. Wie gelingt der Einstieg in die 5GWelt? Zu Beginn sollte eine klare Analyse dessen stehen, was durch die Nutzung von 5G

Simon Schiller, Gründer und Geschäftsführer der autarkom GmbH. (Bild: autarkom)

erreicht werden soll. Wir machen dies gerne im Rahmen von kompakten Workshops mit unseren Kunden, an deren Ende immer ein klarer Umsetzungsfahrplan steht. In der Regel folgt ein Proof-of-Concept (PoC-Projekt), in dem erste Erfahrungen mit 5G gemacht werden können. Wir bauen hierfür in wenigen Tagen eine Produktivumgebung auf, die später für den Regelbetrieb weiterverwendet werden kann. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse wird im dritten Schritt die finale 5GStrategie für das Unternehmen und ein Firmenstandard für die spätere Skalierung erarbeitet. autarkom GmbH Tel. +49 7463 9958681 info@autarkom.de www.autarkom.de 11–12 /2023

F orschungswelt

Chemie-Nobelpreis

Quantenpunkt-Forscher ausgezeichnet Sie galten nicht als Favoriten, verfügen jetzt aber über eine weltweite Leuchtkraft: Der Chemie-Nobelpreis geht 2023 an Moungi Bawendi, Louis Brus und Alexei Ekimov «für die Entdeckung und Entwicklung von Quantenpunkten».

Im Chemiestudium lernt man, dass die Eigenschaften eines Elements davon abhängen, wie viele Elektronen es hat. Wenn die Materie jedoch auf Nanodimensionen schrumpft, entstehen Quantenphänomene, die von der Grösse der Materie abhängen. Den drei Nobelpreisträgern für Chemie 2023 ist es gelungen, Teilchen herzustellen, die so klein sind, dass ihre Eigenschaften durch Quantenphänomene bestimmt werden. Die Teilchen, die Quantenpunkte genannt werden, sind nun in der Nanotechnologie von grosser Bedeutung. «Quantenpunkte haben viele faszinierende und ungewöhnliche Eigenschaften. Wichtig ist, dass sie je nach Grösse unterschiedliche Farben haben», sagt Johan Åqvist, Vorsitzender des Nobel-Komitees für Chemie.

Moungi Bawendi, Louis Brus und Alexei Ekimov. (Bild: Royal Swedish Academy of Sciences)

Farbe des Glases über Quanteneffekte beeinflusst Neue Klasse fluoreszierender Nanomaterialien Quantenpunkte sind gemäss dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP eine neue Klasse von fluoreszierenden Nanomaterialien. Mit den winzigen Nanokristallen lassen sich äusserst brillante Farben sehr effizient erzeugen. Ihre Absorptions- und Emissionseigenschaften können zudem in einzigartiger Weise mit der Partikelgrösse eingestellt werden. Mit der Modifikation der Partikeloberfläche erfolgt die gezielte Anpassung an die chemische Umgebung. Nahezu der gesamte Spektralbereich ist durch gezielte Synthese zugänglich. Diese aussergewöhnlichen Eigenschaften ermöglichen den Einsatz in verschiedensten Anwendungsbereichen, etwa als Leuchtstoffe, in der Displaytechnologie, für die Up-Conversion in der Photovoltaik oder als Sicherheitsmerkmal auf Banknoten.

A quantum dot is a crystal that often consists of just a few

Ein Quantenpunkt ist ein Kristall, dertheoft aus ein paar tausend Atomen besteht. Das thousand atoms. In terms of size, it has samenur relationship to a footballeines as a football has to the size of the Earth. Grössenverhältnis Quantenpunktes zu einem Fussball entspricht jenem eines Fuss©Johan Swedish Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences balles zur Erde. (Bild: Johan Jarnestad, The Royal Academy of Sciences)

11–12 /2023

Physiker wussten schon lange, dass in der Theorie grössenabhängige Quanteneffekte in Nanopartikeln auftreten können, doch früher war es praktisch unmöglich, in Nanodimensionen zu formen. Daher glaubten nur wenige, dass dieses Wissen in der Praxis je umgesetzt werden würde. Doch in den frühen 1980er Jahren gelang es Alexei Ekimov, grössenabhängige Quanteneffekte in farbigem Glas zu erzeugen. Die Farbe stammte von Nanopartikeln aus Kupferchlorid, und Ekimov zeigte, dass die Grösse der Partikel die Farbe des Glases über Quanteneffekte beeinflusst. Einige Jahre später war Louis Brus der erste Wissenschaftler der Welt, der grössenabhängige Quanteneffekte bei Teilchen entdeckte, die sich in einem Brennstoff frei bewegen. 1993 revolutionierte Moungi Bawendi die chemische Herstellung von 37

F orschungswelt Quantum effects arise when particles shrink When particles are just a few nanometres in diameter, the space available to electrons shrinks. This affects the particle’s optical properties.

Quantenpunkten, bei der nahezu perfekte Teilchen entstanden. Diese hohe Qualität war notwendig, um sie dann für Anwendungen zu nutzen.

ELECTRON WAVE

Wir stehen erst am Anfang der Forschung Larger nanoparticle, more space for the electron wave

Smaller nanoparticle, less space for the electron wave

Quantum dots absorb light and then emit it at another wavelength. Its colour depends on the size of the particle.

LAMP

©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Quanteneffekte entstehen wenn Teilchen schrumpfen: Wenn deren Durchmesser nur noch wenige Nanometer misst, schrumpft der den Elektronen zur Verfügung stehende Raum, was die optischen Eigenschaften des Teilchens beeinflusst. (Johan Jarnestad, The Royal Swedish Academy of Sciences)

How Moungi Bawendi produced quantum dots

STABILISING GAS injected substances 1 Bawendi that can form cadmium

Neue Klasse fluoreszierender Nanomaterialien

THERMOMETER

selenide into hot solvent. The volume was enough to saturate the solvent around the needle.

SOLVENT crystals of cadmium selenide 2 Small immediately formed, but because the injection cooled the solvent the crystals stopped forming.

Bawendi increased 3 When the temperature of the

solvent, the crystals once again started to grow. The longer this continued, the larger the crystals became.

Quantenpunkte beleuchten heute Computermonitore und Fernsehbildschirme, die auf QLED-Technologie basieren. Sie verleihen dem Licht einiger LED-Lampen auch Nuancen, und Biochemiker und Mediziner nutzen sie bei der Konstruktion biologischen Gewebes. Forschende glauben, dass Quantenpunkte in Zukunft zu flexibler Elektronik, winzigen Sensoren, dünneren Solarzellen und verschlüsselter Quantenkommunikation beitragen könnten. Wir haben also gerade erst begonnen, das Potenzial dieser winzigen Teilchen zu erforschen. Der in Frankreich geborene Moungi G. Bawendi arbeitet am US-amerikanischen Massachusetts Institute of Technology (MIT), der US-Amerikaner Louis E. Brus an der Columbia University in New York und der aus Russland stammende Alexei I. Ekimov beim Unternehmen Nanocrystals Technology.

CRYSTALS

TIME

Quantenpunkte sind gemäss dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP eine neue Klasse von fluoreszierenden Nanomaterialien. Mit den winzigen Nanokristallen lassen sich äusserst brillante Farben sehr effizient erzeugen. Ihre Absorptions- und Emissionseigenschaften können zudem in einzigartiger Weise mit der Partikelgrösse eingestellt werden. Mit der Modifikation der Partikeloberfläche erfolgt die gezielte Anpassung an die chemische Umgebung. Nahezu der gesamte Spektralbereich ist durch gezielte Synthese zugänglich. Diese aussergewöhnlichen Eigenschaften ermöglichen den Einsatz in verschiedensten Anwendungsbereichen, etwa als Leuchtstoffe, in der Displaytechnologie, für die Up-Conversion in der Photovoltaik oder als Sicherheitsmerkmal auf Banknoten.

©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

So stellte Moungi Bawendi Quantenpunkte her. (Bild: Johan Jarnestad, The Royal Swedish Academy of Sciences)

www.nobelprize.org 11–12 /2023

F orschungswelt

Solare Wasserstoffproduktion

Rekordwerte dank neuer Fotokatalysatoren Forschende an der Technische Universität Wien entwickeln einen geschichteten Fotokatalysator, mit dem sich Wasserstoff sehr effizient aus Wasser herstellen lässt. Neuartige metallorganische Gerüste (MOFs) versprechen Rekordwerte bei der Produktion.

Die Suche nach nachhaltigen und sauberen Brennstoffen ist angesichts der globalen Energie- und Klimakrise von zentraler Bedeutung. Ein vielversprechender und zunehmend an Relevanz gewinnender Kandidat ist Wasserstoff. Die heutige industrielle Wasserstoffproduktion hat jedoch immer noch einen beträchtlichen CO2-Fussabdruck, insbesondere bei Verfahren wie der Dampfreformierung oder der nicht nachhaltigen Elektrolyse. Ein Team um Prof. Dominik Eder vom Institut für Materialchemie der TU Wien kon-

zentriert sich daher auf die Entwicklung umweltfreundlicher Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff, beispielsweise durch Fotokatalyse. Dieser Prozess ermöglicht es, Wassermoleküle allein mit Hilfe von Licht und einem Katalysator in Wasserstoff umzuwandeln. Durch diesen Prozess kann die reichlich vorhandene und saubere Energie der Sonne in grünem Wasserstoff gespeichert werden. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials veröffentlicht.

Mithilfe eines Katalysators und Sonnenlicht wird Wasser zu Wasserstoff umgewandelt. (Bild: Wiley, adaptiert von Stephen Nagaraju Myakala)

Schichtstrukturen wie bei einer Waffel Bei der Herstellung von grünem Wasserstoff durch Fotokatalyse spielt der Katalysator eine entscheidende Rolle. Im Gegensatz zu industriellen Katalysatoren nutzt der Fotokatalysator die Energie des Lichts, um die Aufspaltung von Wasser bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck zu erleichtern. Zu den vielversprechendsten Kandidaten gehören metallorganische Gerüste, sogenannte MOFs. Sie bestehen aus molekularen anorganischen Bausteinen, die durch organische Verbindungsmoleküle zusammengehalten werden. Gemeinsam bilden sie hochporöse 3D-Netzwerke, die eine aussergewöhnlich grosse Oberfläche und hervorragende Eigenschaften bezüglich Ladungstrennung aufweisen. Die meisten MOFs sind jedoch nur unter Einfluss von UV-Licht aktiv, weshalb Forschende die organischen Komponenten so verändern, dass sie sichtbares Licht absorbieren können. Diese Anpassungen haben jedoch einen negativen Einfluss auf die Mobilität der Elektronen. Eine weitere Einschränkung betrifft die Ladungsextraktion, bei der die Elektronen aus dem Material gelöst werden: «MOFs sind zwar sehr gut geeignet, um Ladungsträger an den organisch-anorganischen Grenzflächen zu trennen, aber ihre effiziente Extraktion für katalytische Anwendungen bleibt eine Herausforderung», erklärt Dominik Eder.

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F orschungswelt

In jüngster Zeit haben MOFs mit Schichtstrukturen für den Einsatz in optoelektronischen Anwendungen viel Aufmerk samkeit erregt, da sie eine deutlich verbesserte Ladungsextraktion aufweisen. «Man kann sich diese Schichtstrukturen wie eine Manner-Schnitte vorstellen, bei der die Waffel der anorganische Teil und die Schokolade der organische Ligand ist, der sie zusammenhält», zieht Pablo Ayala, Erstautor der Studie, einen Vergleich. «Man muss den Waffelteil nur leitfähig machen.»

Die Herausforderung der Wasserspaltung Im Gegensatz zu dreidimensionalen MOFs ist ein geschichtetes MOF in der Regel nicht porös, was die katalytisch aktive Fläche auf die äussere Oberfläche der Parti-

kel reduziert. «Daher mussten wir einen Weg finden, um diese Partikel so klein wie möglich zu machen», erklärt Eder. Ändert man die Struktur eines Materials auf atomarer Ebene, schleichen sich jedoch häufig strukturelle Defekte ein. Diese können als Ladungsfallen wirken und die Extraktion von Ladungen verlangsamen. «Niemand mag eine Manner-Schnitte ohne Schokolade», setzt Ayala seinen Vergleich fort. «Auch im Fall der Fotokatalyse brauchen wir das bestmögliche, herstellbare Material.» Das Team um Dominik Eder entwickelte daher einen neuen Syntheseweg, bei dem auch die kleinsten kristallinen Strukturen frei von Defekten hergestellt werden können. Gelungen ist dies in Zusammenarbeit mit lokalen und internationalen Universitä-

Prof. Dominik Eder vom Institut für Materialchemie der TU Wien und Pablo Ayala, Erstautor der Studie. (Bild: TU Wien)

«Man kann sich diese Schichtstrukturen wie eine MannerSchnitte vorstellen, bei der die Waffel der anorganische Teil und die Schokolade der organische Ligand ist, der sie zusammenhält.» Pablo Ayala, Technische Universität Wien

ten. Die neuartigen, geschichteten MOFs basieren auf Titan und haben eine kubische Form von nur wenigen Nanometern Grösse. Das Material konnte bereits Rekordwerte bei der fotokatalytischen Wasserstoffproduktion unter Einwirken von sichtbarem Licht erzielen. Mit Hilfe von Computersimulationen, die am Technion in Israel durchgeführt wurden, konnte das Team den zugrundeliegenden Reaktionsmechanismus entschlüsseln und zwei Dinge nachweisen: Erstens, dass die schichtartige Beschaffenheit eines MOF in der Tat der Schlüssel zu einer effizienten Ladungstrennung und -extraktion ist. Zweitens, dass Missing-Ligand-Defekte als unerwünschte Ladungsfallen fungieren, die soweit möglich vermieden werden müssen, um die fotokatalytische Leistung des Materials zu verbessern. Die Forschungsgruppe entwickelt derzeit weitere, neue geschichtete MOFs und erforscht sie für verschiedene Energieanwendungen.

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11–12 /2023

U mwelt

Eintrag aus Kläranlagen verändert die Gemeinschaft wirbelloser Arten

Auch behandeltes Abwasser wirkt sich aus Kläranlagen sind eine grosse Errungenschaft, haben sie doch erheblich zur Verbesserung der Wasserqualität in natürlichen Gewässern beigetragen. Eine Studie zeigt aber, dass noch immer Substanzen in den Wasserkreislauf gelangen, die sich auf die Zusammensetzung der darin lebenden Organismen auswirken.

Die Einleitungen aus Kläranlagen bewirken einerseits, dass manche Arten verloren gehen, andere wiederum profitieren. Dezimiert werden vor allem bestimmte Insektenordnungen, wie die Larven von Steinfliegen und Köcherfliegen. Bestimmte Würmer und Krebstiere hingegen können in ihrer Anzahl hingegen zunehmen. Dies weist ein Team der Goethe-Universität um Daniel Enns und Dr. Jonas Jourdan in einer im Fachjournal Water Research veröffentlichten grossangelegten Studie nach. Sie haben insgesamt 170 Kläranlagen in Hessen, Deutschland, auf die Artenzusammensetzung von Wirbellosen untersucht.

Spurenstoffe nicht vollständig entfernt Kläranlagen gehören unverzichtbar zur Infrastruktur der modernen Welt; sie haben einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Wasserqualität in unseren Oberflächengewässern geleistet. Allerdings sind sie meist nur eingeschränkt in der Lage, sogenannte Spurenstoffe, zu denen auch Wirkstoffe aus Medikamenten und Körperpflegeprodukten, Pestizide und andere synthetische Substanzen gehören, vollständig aus dem Abwasser zu entfernen. So gelangen diese Stoffe in behandeltem Abwasser zurück in die Gewässer und stellen eine zusätzliche Belastung für Flüsse und Bäche dar, welche die Wasserfauna und die bereits anfälligen Insektengemeinschaften weiter unter Druck setzt. Bisherige Studien – die sich zumeist auf einzelne Kläranlagen konzentrierten – haben bereits gezeigt, dass die Gemeinschaften der wirbellosen Organismen unterhalb der Einleitungen im Allgemeinen von verschmutzungstoleranten Artgruppen dominiert werden. Bisher war jedoch unklar, wie allgegenwärtig diese Veränderungen sind. Deshalb hat 11–12 /2023

Wird behandeltes Abwasser in einen Bach eingeleitet, gelangen zahlreiche Spurenstoffe in das Gewässer. (Bild: Jourdan)

nun ein Team von Biologinnen und Biologen der Goethe-Universität Frankfurt umfassend untersucht, wie sich die Abwässer aus 170 hessischen Kläranlagen auf die Artenzusammensetzung von Wirbellosen auswirkt. Dabei erfolgte eine Anpassung der herkömmlichen Vorstellung, dass durch den Menschen verursachter Stress die Anzahl der Arten und somit die Vielfalt in Lebensräumen verringert: Die Befunde deuten darauf hin, dass vielmehr ein Artenaustausch beobachtet wird. Manche Arten gehen durch Einleitungen aus Kläranlagen durchaus verloren – das betrifft zum Beispiel die Larven von Steinfliegen und Köcherfliegen: sie verschwinden durch die Abwassereinleitungen vielerorts völlig. Andere Artgruppen, etwa bestimmte Würmer und Krebstiere hingegen profitieren und lassen sich vermehrt nachweisen. Diese Veränderung ist vor allem in Bächen und kleineren Flüssen zu beobachten. Es konnten deutliche Veränderungen in der Zusammensetzung der Artgemeinschaft zwischen den Standorten flussaufwärts und flussabwärts der Kläran-

lagen festgestellt werden. Insgesamt verändern Kläranlagen die Bedingungen flussabwärts zugunsten von toleranten und zum Nachteil der empfindlichen Artgruppen.

Wie lässt sich die Belastung reduzieren? Moderne Reinigungstechniken wie Ozonung oder Aktivkohle können die Wasseraufbereitung in Kläranlagen effizienter machen, sodass eine breitere Palette von Schadstoffen, einschliesslich zahlreicher Spurenstoffe, aus dem Abwasser entfernt werden kann, bevor es wieder in die Gewässer gelangt. Auch die Zusammenlegung kleinerer Kläranlagen kann zu einer Entlastung der Umwelt beitragen. Bei allen Massnahmen ist wichtig zu beachten, dass stromaufwärts gelegene Abschnitte nicht bereits beeinträchtigt sind und sich in einem guten chemischen und strukturellen Zustand befinden.

www.uni-frankfurt.de 41

V erfahrenstechnik

Wie gepulstes Pumpen viel Energie sparen könnte

Pumpen wie das Herz Das Pumpen von Flüssigkeiten scheint ein gelöstes Problem zu sein, aber an der Optimierung dieses Prozesses wird immer noch aktiv geforscht. Jede Anwendung – von Industrie bis Haushalt – würde von Energieeinsparungen profitieren. Forschende haben nun gezeigt, wie gepulstes Pumpen die Reibung und den Energieverbrauch beim Pumpen verringern kann. Dabei liessen sie sich von einem Pumpsystem inspirieren, das allen bekannt ist: dem Herz.

Laut einer internationalen Studie werden fast zwanzig Prozent des weltweiten Stromverbrauchs für das Pumpen von Flüssigkeiten verwendet – von industriellen Anwendungen, die Öl und Gas transportieren, bis hin zu Heizungsanlagen, die Warmwasser in Privathaushalten pumpen. Ein Forscherteam um Davide Scarselli und Björn Hof vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) suchte nach einer Möglichkeit, diesen Energiebedarf zu reduzieren und liess sich dabei von der Natur inspirieren. In einer neuen Studie in der Fachzeitschrift Nature zeigten sie, dass das pulsierende Pumpen von Flüssigkeiten durch ein Rohr, ähnlich wie das menschliche Herz Blut pumpt, die Reibung im Rohr reduzieren kann – und damit auch den Energieverbrauch.

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Professor Björn Hof im Labor. (Bild: ISTA, Nadine Poncioni)

Reibung überwinden kostet Energie «Im Laufe der Jahre versuchten Forscher und Ingenieure, das Pumpen von Flüssigkeiten effizienter zu machen», sagt Davide Scarselli, Erstautor der Studie. «Zwar wurden viele Lösungen simuliert oder im Labor getestet, doch sie sind oft zu komplex und daher zu kostspielig, um in realen industriellen Anwendungen eingesetzt zu werden. Wir suchten nach einem Ansatz, der keine komplizierten strukturellen Änderungen an der Infrastruktur, wie Sensoren und Motoren, erfordert.» Anstatt die Beschaffenheit der Rohre zu verändern, um die Reibung zwischen der fliessenden Flüssigkeit und den Rohrwänden zu verringern, verfolgten die Wissenschafter einen anderen Ansatz. «Wie jeder

Teil unseres Körpers wurde auch das menschliche Herz durch Millionen von Jahren der Evolution geformt», erklärt Björn Hof, Professor am ISTA. «Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Pumpen, die einen gleichmässigen Strom von Flüssigkeit erzeugen, pulsiert das Herz. Wir waren neugierig, ob diese besondere Antriebsform einen Vorteil bietet.» Zu diesem Zweck schufen Scarselli und sein Kollege Atul Varshney mehrere Versuchsaufbauten mit durchsichtigen Rohren unterschiedlicher Länge und Durchmesser, durch die sie Wasser pumpten. «Die Ausgangsbasis für unsere Experimente war ein gleichmässiger Wasserfluss, in dem sich Wirbel chaotisch bewegten, während sie durch das Rohr gedrückt wurden», erklärt Scarselli. Diese Wirbel werden als Turbu11–12 /2023

V erfahrenstechnik

Laser enthüllt Turbulenzen: Ein Laser strahlt in einer horizontalen Ebene durch das durchsichtige Rohr, durch das kontinuierlich Wasser gepumpt wird. Der Laser wird von winzigen Partikeln im Wasser reflektiert und macht so dessen wirbelnde Strömungen sichtbar. (Bild: ISTA, Thomas Zauner)

lenzen bezeichnet und verursachen einen Grossteil der Reibung zwischen der Flüssigkeit und den Wänden des Rohrs. Die Überwindung eben dieser Reibung kostet Energie. Die Forscher machten die Turbulenzen sichtbar, indem sie dem Wasser winzige reflektierende Partikel hinzufügten und mit einem Laser durch das durchsichtige Rohr schienen. Scarselli fügt hinzu: «Der Laser schiesst Licht in einem horizontalen Bogen durch das Rohr und wird von den Partikeln reflektiert. Wir machten Bilder davon, anhand derer wir erkennen konnten, ob die Strömung turbulent oder laminar war, wobei letzteres bedeutet, dass es keine Wirbel gab.»

Pulsierendes Pumpen beruhigt Turbulenzen: In dieser Pulsform beschleunigt die Pumpe das Wasser zunächst schnell und bremst es dann ab. Danach folgt eine Ruhephase ohne Pumpen, in der die Bewegung jeglicher Turbulenzen abklingen kann. Diese Pumpbewegung ist von der Pulsform des menschlichen Herzens inspiriert. (Bild: ISTA, Thomas Zauner)

Als nächstes probierten die Forscher verschiedene Arten des pulsierenden Pumpens aus. Bei einigen Pulsformen wurde

das Wasser zunächst langsam beschleunigt und dann schnell gestoppt, bei anderen war es umgekehrt. Hof erklärt die Ergebnisse so: «Normalerweise erhöht das pulsierende Pumpen den Widerstand und die benötigte Energie, was nicht das war, was wir suchten. Als wir jedoch eine kurze Ruhephase zwischen den Impulsen einfügten, in der die Pumpe das Wasser nicht antreibt – so wie es das menschliche Herz tut, erzielten wir viel bessere Ergebnisse.» Durch diese Ruhephasen zwischen den Pumpphasen wird die Menge der Turbulenzen im Rohr drastisch reduziert. «Während der Ruhephase nehmen die Turbulenzen ab und es lässt die anschliessende Beschleunigungsphase die Reibung viel effektiver reduzieren», so Scarselli weiter. Für eine optimierte pulsierende Pumpbewegung, die der des menschlichen Herzens ähnelt, fanden die Forscher eine Verringerung der mittleren Reibung von

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27 Prozent und eine Reduzierung des Energiebedarfs um neun Prozent. «Eine Verringerung der Reibung und der turbulenten Fluktuationen ist im biologischen Kontext eindeutig von Vorteil, da sie Schäden an den Zellen in der innersten Schicht unserer Blutgefässe verhindert, die empfindlich auf Scherstress reagieren. Daraus könnten wir möglicherweise lernen und dies in zukünftigen Anwendungen nutzen», erklärt Hof. Scarselli fügt hinzu: «Während wir im Labor vielversprechende Ergebnisse gezeigt haben, ist die Anwendung unserer Forschung in der realen Welt weniger einfach. Um diese pulsierenden Bewegungen zu erzeugen, müssten die Pumpen umgerüstet werden. Dies wäre jedoch immer noch viel günstiger als Änderungen an den Rohrwänden oder der Einbau von Motoren. https://ista.ac.at

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Rasche und präzise Vorhersage von Materialeigenschaften

Digitales System schneidert Polymere auf Mass An der Universität Bayreuth wurde ein digitales System entwickelt, das aus rund 100 Millionen theoretisch möglicher Polymere mit einer bisher unerreichten Geschwindigkeit jene Materialien herausfiltert, die sich für anvisierte Anwendungen am besten eignen.

Die von uns eingesetzten Polymere stellen nur einen kleinen Ausschnitt aller Polymere dar, die es theoretisch geben könnte. Ein an der Universität Bayreuth und am Georgia Institute of Technology in Atlanta entwickeltes System schafft im potenziellen Materialiendschungel Übersicht. «Polybert» behandelt die chemische Struktur von Polymeren wie eine chemische Sprache: Jedes Wort, das in dieser Sprache gebildet werden kann, ist eine eindeutige Bezeichnung für ein theoretisch mögliches Polymer. Molekulare Bausteine und Struktur des jeweiligen Polymers spiegeln sich in dieser Bezeichnung wider. Aufbauend auf neuen Erkenntnissen aus der Sprachwissenschaft und der Informatik wurde Polybert trainiert und zu einem lernenden System entwickelt. Der Name soll an die Interdisziplinarität von Polymerchemie, Linguistik, natürlicher Sprachverarbeitung sowie lernender KI erinnern.

Von der Polymersprache zu digitalen «Fingerabdrücken» In einem ersten Schritt hat das digitale System die Bezeichnungen von rund 100 Millionen theoretisch möglicher Polymere gelernt. Es handelt sich hierbei um Kombinationen molekularer Einheiten, die in rund 13 000 Polymeren enthalten sind. Dank dem Training versteht es die Polymersprache und kann die Bausteine und Strukturen von rund 100 Millionen Polymeren richtig identifizieren. Das System kann die Polymersprache sogar selbständig anwenden. Es ist imstande, weitere Bezeichnungen bisher unbekannter, aber theoretisch möglicher Polymere zu erzeugen. Mit der hohen chemischen Sprachkompetenz ist eine weitere Fähigkeit verknüpft: Polybert übersetzt die Bezeichnungen der ihm bekannten Polymere automatisch in numerische Darstellungen, in sogenannte 44

Auf dem Bildschirm neben Prof. Dr. Christopher Kuenneth: Atomistische Struktur eines Polymers mit Kohlenstoff-Atomen (graue Kugeln) und Wasserstoff-Atomen (weisse Kugeln). (Bild: UBT, Chr. Wissler)

«Fingerabdrücke». Jeder Fingerabdruck ist ein aus Zahlen bestehendes Codewort, an dem sich die Bausteine und die Struktur des jeweiligen Polymers eindeutig ablesen lassen. Diese automatische Erzeugung digitaler Fingerabdrücke ist weitaus weniger fehleranfällig, als wenn Menschen die Aufgabe übernehmen würden, jeder chemischen Struktur eines bekannten Polymers ein derartiges Codewort zuzuordnen. Polybert erhält seine enorme praktische Relevanz nun dadurch, dass es von den Forschern über eine Vielzahl charakteristischer, für technologische Anwendungen besonders relevanter Polymereigenschaften belehrt wurde. Das System ist daher in der Lage, Fingerabdrücke und Eigenschaften von Polymeren eindeutig zueinander in Beziehung zu setzen. Neuartige informatorische Komponenten aus dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz bewirken, dass es mit hoher Präzision und einer bisher unerreichten Geschwindigkeit aus den 100 Millionen theoretisch möglicher Polymere genau diejenigen Polymere herausfiltern kann, die für bestimmte Anwendungsziele benötigt werden. «Unsere Forschung hat

das Potenzial, das theoretische Design, die Synthese und die technologische Anwendung von Polymeren erheblich zu beschleunigen», sagt Dr. Christopher Kuenneth, Professor für Computational Materials Science an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Bayreuth.

Bioabbaubare Kunststoffe identifizieren Dass der informatorische Ansatz in der Polymerforschung relevant ist, zeigt die Problematik der Verschmutzung durch Plastikabfälle. Das System kann die Suche nach neuen Biopolymeren, die herkömmliche Kunststoffe ersetzen, wesentlich beschleunigen: Die Autoren der Studie haben unter den rund 1,4 Millionen möglichen chemischen Kandidaten 14 biologisch herstellbare und -abbaubare Polymere identifiziert, welche derzeit übliche Industriekunststoffe ersetzen könnten, sobald es dafür schnelle und kostengünstige Syntheseverfahren gibt. Polybert wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications vorgestellt. www.uni-bayreuth.de 11–12 /2023

S icherheit

Funktionaler, komfortabler und sicherer

Neues Design für Chemikalienschutzanzüge Ein neu entwickeltes Konzept für Chemikalienschutzanzüge soll den Einsatz für den Träger oder die Trägerin komfortabler und sicherer machen. Neue Materialien und ein optimiertes Design erhöhen den Tragekomfort, integrierte Sensorik überwacht die Vitalfunktionen.

Chemikalienschutzanzüge (CSA) schützen Menschen vor körperlichem Kontakt mit chemischen, biologischen oder radioaktiven Stoffen. Doch mit integriertem Atemgerät, Kopfschutz und Tragegestell wiegen herkömmliche Anzüge gerne 25 Kilogramm. Der Aufbau aus einem mehrfach beschichteten Gewebe macht die CSA steif und schränkt die Bewegungsfreiheit erheblich ein. Die Einsatzkräfte sind dadurch einer starken physischen Belastung ausgesetzt. Aus diesem Grund ist die gesamte Einsatzdauer bei Verwendung eines CSA auf 30 Minuten beschränkt. Ein Verbundvorhaben mit verschiedenen Firmen, Instituten und Berufsfeuerwehren arbeitet derzeit daran, sowohl den textilen Materialverbund als auch die Hartkomponenten und Verbindungselemente dazwischen neu zu gestalten. Das Ziel: Ein sogenannter «AgiCSA», der für die Einsatzkräfte aufgrund der leichteren und flexibleren Konstruktion deutlich mehr Komfort bietet. Im Teilvorhaben der Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung DITF entwickelt ein Forschungsteam einen körpernahen Anzug, der besser individuell angepasst werden kann. Darüber hinaus werden in das Material Sensoren integriert, mit denen wichtige Körperfunktionen der Einsatzkraft überwacht werden.

Elastische Maschenware Soll ein chemikalien- und gasdichter Anzug, der relativ eng am Körper anliegt, konstruiert werden, muss man sich vom bisherigen Konzept mit Geweben als textilem Grundmaterial lösen und in Richtung elastischer Maschenwaren denken. Bei der Umsetzung dieser Idee kamen den Forscherinnen und Forschern neuere Entwicklungen im Bereich der Maschentechnologie in Form von Abstandsgewirken zu Hilfe. Durch die Verwendung von Abstandstextilien lassen sich viele Anforderungen erfüllen, die an das Grundsubstrat gestellt werden. Abstandstextilien weisen eine voluminöse, elastische Struktur auf. Aus einer Vielzahl verwendbarer Fasertypen und dreidimensionaler Konstruktionsmerkmale wurde für den neuen CSA ein drei Millimeter dickes Abstandstextil aus einem Polyester-Polfaden und einer flammhemmenden Fasermischung aus Aramid und Viskose ausgewählt. Dieses Textil wird beidseitig mit Fluor- bzw. Butylkautschuk beschichtet. Dadurch erhält es eine Barrierefunktion, die das Eindringen giftiger Flüssigkeiten und Gase verhindert. Die Beschichtung erfolgt durch ein neu entwickeltes Sprühverfahren am fertig konfektionierten Anzug. Der Vorteil dieses Verfahrens: Im Gegen-

satz zum bisher üblichen Beschichtungsprozess bleibt die gewünschte Elastizität des Anzugs erhalten.

Gasdichter Reissverschluss Eine weitere Neuheit ist die Integration eines schräg verlaufenden Reissverschlusses, der das An- und Ausziehen des Schutzanzugs erleichtert. Während dies bislang nur mit der Hilfe einer anderen Person möglich war, kann der neue Anzug prinzipiell von der Einsatzkraft alleine angelegt werden. Vorbild für das neue Design sind moderne Trockenanzüge mit schräg verlaufendem, gasdichtem Reissverschluss. In den neuen CSA sind zudem Sensoren integriert, welche die Übertragung und Überwachung der Vital- und Umgebungsdaten der Einsatzkraft wie auch deren Ortung via GPS-Daten erlaubt. Diese Zusatzfunktionen unterstützen die Einsatzsicherheit erheblich. Was die Hartkomponenten betrifft, also den Helm sowie die Rückentrage für die Pressluftversorgung, kommen leichte, carbonfaser-verstärkte Verbundmaterialien zum Einsatz. Erste Demonstratoren der Chemikalienschutzanzüge sind verfügbar, sollen aber noch auf Herz und Nieren geprüft werden. www.ditf.de

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AUS DER FORSCHUNG

Solarenergiespeicherung bei Raumtemperatur Eine Hauptschwierigkeit mit der Solarenergie besteht in ihrer vermeintlich unmöglichen Speicherung, doch dieses Problem könnte sich mit Norbornadienen lösen lassen. Erzeugt man mit Solarzellen aus der Sonnenenergie direkt Strom, so muss man ihn am besten gleich verbrauchen. Wenn das nicht geht, speichert man die Energie zur späteren Verwendung in einem Sekundärsystem, etwa in einem Reservoir mit erwärmtem Wasser. Bei jedem Schritt müssen Energieverluste in Kauf genommen werden. Nicht so bei einem dritten Weg: Die Energie der Sonne wird zunächst in lichtempfindlichen Materialien gespeichert und bei Bedarf freigesetzt. So werden in einem EU-Projekt namens MOST (Molecular Solar Thermal Energy Storage) Moleküle erforscht, die als molekulare

Lichtschalter Sonnenlicht einfangen und als Energie für eine spätere Wärmenutzung lange speichern können. Damit könnte eine emissionsfreie Solarenergiespeicherung bei Raumtemperatur Realität werden. Als Kandidaten für diese Aufgabe werden Norbornadiene gehandelt. Lichteinfall schaltet diese bizyklische Diene in einen gespannten, energiereichen Zustand um. Nun besteht allerdings der chemische Raum aus ungefähr 466.000 solcher bizyklischer Diene. Das wirft die Frage auf: Welche Kandidaten sind für die Anwendung in der MOST-Technologie die heissesten? Eine derartig grosse Datenbank lässt sich meist am besten mit Hilfe von ML-Verfahren durchkämmen (maschinelles Lernen). Allerdings fehlten für die Norbornadiene bis vor kurzem genügend Trainingsdaten. Mit

(Bild: Wiley-VCH/Angewandte Chemie, https://doi.org/10.1002/ange. 202309543)

einem eigens entwickelten Algorithmus kam aber jetzt ein eindeutiges Ergebnis heraus: Sechs Moleküle setzten sich mit besonders hohen Energiespeicher-Potenzialen an die Spitze. Gegenüber den bekanntesten Vertretern der Stoffgruppe, den Norbornadien-Quadricyclanen, besitzen sie eine erweiterte molekulare Brücke zwischen den beiden Kohlenstoffringen im Bizyklus. Was in silico berechnet wurde, muss sich freilich noch im Ex-

periment beweisen. Dazu sind die Siegermoleküle zu synthetisieren. Ausserdem ist ihre Löslichkeit in den üblichen Lösungsmitteln zu testen. Auf jeden Fall haben die Forschenden einen grossen MLTrainingsdatensatz für bizyklischen Diene gewonnen. Vielleicht lässt er sich in Zukunft für weitere massgeschneiderte Anwendungen dieser molekularen Lichtschalter nutzen. https://chem.ku.dk

Raman zur Retard-Formulierungs-Optimierung Formulierungen mit verzögerter Freisetzung des Wirkstoffs können dank einer Oberflächencharakterisierung ihres Überzugs mittels Raman-Spektroskopie jetzt leichter verbessert werden. Das Potenzial einer RamanKartierung von beschichteten Wirkstoffpartikeln haben Forscher der Universität Prag am Beispiel von Paracetamol mit einem Überzug von Carnaubawachs demonstriert. Als nicht-zerstörendes Verfahren bietet diese Art der Oberflächenanalytik den Vorteil, die mit dem Wachs überzogenen Partikel untersuchen zu können, ohne ihre Struktur zu ver46

ändern. So konnten die Wissenschaftler nachweisen: Auf der Oberfläche der Paracetamolpartikel finden sich nebeneinander zwei unterschiedliche Formen von Wachs. Eine der beiden Formen besteht aus intakten und aneinanderhaftenden Wachspartikeln auf der Oberfläche des Paracetamols. Die andere Form weist deformierte Wachspartikel auf, die über die Oberfläche verteilt sind. Zusammen bilden sie einen porösen Überzug mit komplexer innerer Struktur. Auch zeigt die Dicke dieses Überzugs eine Variabilität im Bereich von einigen Mikrometern, und zwar unabhängig von der Partikel-

Wenn ein Wirkstoff nicht «in einem Rutsch», sondern über eine gewisse Zeitspanne freigesetzt werden soll, ergeben sich mit der Oberflächencharakterisierung per Raman-Spektroskopie Ansatzpunk te für eine Verbesserung der betreffenden Arznei. (Bild: Adpic)

grösse. So bietet sich eine Vielzahl von Stellschrauben zur

Feinstrukturierung des Überzugs zwecks Steuerung der Wirkstofffreisetzung. Mit der genaueren Kenntnis der inneren Struktur von Wirkstoffüberzügen dank Raman-Kartierung sollten sich Arzneiabgabe-Systeme (Drug-Delivery-Systems) mit Retard-Wirkung leichter verbessern lassen als bisher. Auch in anderen Bereichen könnte dieses analytische Verfahren vermehrt Anwendung finden – überall dort, wo es um die verzögerte Freisetzung bestimmter Stoffe geht (z. B. Nahrungsergänzungsmittel, Reaktanden in chemischen Reaktionen). www.vscht.cz 11–12 /2023

AUS DER FORSCHUNG

Zehnmal schneller zur Superbatterie Der Wettlauf um neue Batteriematerialien, die kostengünstig und gut verfügbar sind und keine technischen Nachteile mit sich bringen, ist in vollem Gang. An der Empa soll jetzt ein «Batterieroboter» die Entwicklung der dringend benötigten neuen Stromspeicher verkürzen. Neue Batteriekonzepte zu entwickeln und deren Potenzial zu erkunden ist ein langwieriger Prozess, wie Corsin Battaglia, Leiter des «Materials for Energy Conversion»-Labors der Empa und ETH-Professor, betont. «Unser Ziel ist es, diesen Prozess zu beschleunigen». Neuer Helfer ist die vollautomatisierte Roboterplattform «Aurora», die künftig Materialauswahl, Montage und Analyse von Batteriezellen im Labor alleine übernehmen soll. Als Teil einer europäischen Forschungsplattform erwartet man in Dübendorf zehnmal schnellere Entwicklungsprozesse. Um in der Batterieforschung und -entwicklung wettbewerbsfähig zu sein, werden nun zeitaufwändige und fehleranfällige Arbeitsschritte mittels Aurora automatisiert. Empa-Forscher Enea Svaluto-Ferro erklärt: «Während der Roboter die einzelnen Zellkomponenten in konstanter Präzision wiegt, dosiert und zusammenbaut, Ladezyklen exakt initiiert und abschliesst oder andere repetitive Schritte ausführt, treiben Forschende aufgrund der generierten Daten den Innovationsprozess weiter voran.» Künftig soll Aurora auch lernen, autonom zu arbeiten. Mittels maschinellem Lernen könnte die Aurora-KI mathematische Modelle erstellen und entscheiden, welche Experimente in einem nächsten Schritt ausgeführt werden sollen und wel11–12 /2023

Enea Svaluto-Ferro mit dem Batterieroboter «Aurora». (Bild: Empa)

che Materialien und Komponenten vielversprechende Kandidaten für die gewünschte Batterieanwendung darstellen. Da die Plattform unabhängig von Materialien, Batteriechemie und -Generation nutzbar ist, könnten mit ihr also nicht nur Lithium-Ionen-Batterien erforscht werden, sondern künftig auch alternative NatriumIonen-Batterien oder Batterien mit Selbstheilungsmechanismus getestet werden. «Mit der chemie-agnostischen Aurora können wir zudem Prototypen aus unseren Labors, wie etwa Salzwasser- oder Feststoffbatterien, effizienter und schneller zur Marktfähigkeit bringen», ergänzt Battaglia. 150 Millionen Euro für nachhaltige Batterien «Battery 2030+» ist eine europäische Forschungsinitiative, die sich für die Entwicklung der Batterien der Zukunft einsetzt. Ihr Schwerpunkt liegt auf umweltfreundlichen, leistungsstarken und langlebigen Batterien, die für den Übergang zu einer klimaneutralen Gesellschaft wichtig sind. Im Rahmen des EU-Forschungsprogramms «Horizon Europe» vergab die EU vor kurzem über 150 Millionen Euro für Forschungsprojekte, die von «Battery 2030+» koordiniert

werden. Battery 2030+ hat zum Ziel, Europa zum Weltmarktführer bei der Entwicklung und Herstellung umweltfreundlicher Batterien zu machen. Aurora ist eingebettet in die «Open Research Data»-Initiati-

ve des ETH-Rats, welche die Digitalisierung in der Forschung vorantreiben und Daten der wissenschaftlichen Gemeinschaft frei zur Verfügung stellen will. Für die Batterieforschung bedeutet dies: Die verschiedenen Prozessschritte, welche die zahlreichen Batteriezellen durchlaufen, werden überwacht, ausgewertet und sind jederzeit rückverfolgbar. «Das beschleunigt die Innovationsprozesse enorm und stellt der Industrie 4.0 eine umfassende Digitalisierungsstrategie im Bereich Forschung und Entwicklung zur Seite», sagt Battaglia. www.empa.ch

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AUS DER FORSCHUNG

Viperngift gegen Bakterien? Im Vergleich zu den Giftcocktails tropischer Schlangen sind die Gifte europäischer Tiere deutlich weniger erforscht. Nun haben Forschende in Deutschland den Giftcocktail der in Griechenland heimischen Milosviper entschlüsselt. Deren Gift enthält auch Wirkstoffe, die künftig gegen bakterielle Krankheitserreger eingesetzt werden könnten. Forschende des Fraunhofer IME und der Universität Gies-

sen befassen sich im Rahmen des Loewe-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik mit den vernachlässigten Giften von Kreuzotter und Co. Dabei ist es ihnen erstmals gelungen, die Giftzusammensetzung der berüchtigten Milosviper (Macrovipera schweizeri) zu entschlüsseln. Die Milosviper ist eine nahe Verwandte der Levanteviper, einer der gefährlichsten Giftschlangen Europas und des

Das Gift der Milosviper (Macrovipera schweizeri), hier ein ausgewachsenes Tier auf der Insel Milos, wurde erstmals aufgeschlüsselt. (Bild: Thomas Lindner)

Nahen Ostens. Sie lebt nur auf wenigen Inseln der Kykladen, vor allem auf Milos», so Dr. Tim Lüddecke, Leiter der Nachwuchsgruppe Animal Venomics am Fraunhofer IME und Forschungsleiter des Projektes. «Trotz ihrer nahen Verwandtschaft zu diesen gefährlichen Tieren und ihrer einzigartigen ökologischen Nische war uns das Gift der Milosviper unbekannt», führt Lüddecke aus. «Durch Anwendung moderner Massenspektrometrie, der «Proteomics», konnten wir erstmals die Giftkomponenten identifizieren und zeigen, dass ihr Cocktail nahezu identisch mit den Giften der Unterarten der Levanteviper ist», sagt Lüddecke. Im Labor wurde die schädigende Wirkung des Milosvipergifts auf Gewebe anhand verschiedener Zelltypen und die Aktivität von eiweissabbauenden Enzymen gemessen und verglichen. «Tatsächlich ähneln sich die Effekte beider Gifte stark», erklärt Len-

nart Schulte, Doktorand der Arbeitsgruppe und Erstautor der Studie. Obwohl die Studie bestätigt, dass Milosvipern gefährlich sein können, lassen sich aus ihrem Gift in Zukunft möglicherweise biomedizinische Anwendungen ableiten. «Wir haben mehrere Toxine identifiziert, die zu Proteinklassen mit bekannter Wirksamkeit gegen bakterielle Krankheitserreger gehören. Diese lassen sich eventuell einsetzen, um neue Leitmoleküle für die Wirkstoffentwicklung gegen Infektionskrankheiten zu entwickeln», erklärt Lüddecke. «Wir haben erste Aktivitätsstudien mit dem Gift durchgeführt und gezeigt, dass es in der Tat eine starke Wirksamkeit gegen einige medizinisch relevante Bakterien aufweist. Nun gilt es, diese Komponenten zu isolieren und weiterzuentwickeln», führt Lüddecke aus. www.senckenberg.de

Antihaftbeschichtung ohne PFAS Aufgrund der Risiken für Mensch und Umwelt sind Alternativen für per- und polyfluorierte Chemikalien essenziell. Am Fraunhofer IFAM wurde eine PFAS-freie Antihaftbeschichtung entwickelt, die sich durch hervorragende Antihafteigenschaften in Kombination mit hoher mechanischer Beständigkeit auszeichnet. Sie wird mittels Plasmatechnik hergestellt und als Gradientenschicht ausgeführt, um eine exzellente Haftung zum Produktkörper zu ermöglichen 48

und optimale Antihafteigenschaften auszuprägen. Die «Plaslon»-Beschichtung zeichnet sich weiterhin durch eine gute Easy-to-clean-Eigenschaft aus, ist schneid- und abriebfest, porenfrei und lebensmittelecht. Zudem zeigt sie ein oleophiles Verhalten in Bezug auf Speiseöle und -fette. Ein Alleinstellungsmerkmal liegt aber darin, dass sie – im Gegensatz zu anderen Antihaftbeschichtungen – aufgrund ihrer guten Haftung und ihrer herausragenden Härte

Fluorfreier Alltag: Mit der «Plaslon»-Technologie beschichtete Pfannenmuster. (Bild: Fraunhofer IFAM)

auch für Emaille, Glas, Steinzeug und Porzellan geeignet ist. Gerade Produkte aus diesen Werkstoffen sind zwar

sehr kratzfest, weisen aber eine schlechte Antihaftwirkung auf. Verbunden mit einem geringen Energieverbrauch bei der Herstellung, einer ungehemmten Wärmeübertragung beim Gebrauch und einer langen Lebensdauer der Beschichtung soll Plaslon besonders nachhaltig und somit richtungsweisend sein.

www.ifam.fraunhofer.de 11–12 /2023

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

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

■ Höhere Fachprüfung ■ Termine Chemietechnologe Alle Termine online Daniel Müller anschauen: weiterbildung@cp-technologe.ch www.cp-technologe.ch

SEKTION FRICKTAL Von grossen Maschinen und noch grösseren Augen Es gibt diese Momente, da Leuchten die Augen. An Weihnachten, zum Beispiel, wenn Kinder ihre Geschenke erhalten und erwartungsfroh auspacken. Leuchtende Augen verursachen auch diese wunderbaren Momente, wenn sich Eltern mal wieder Zeit für sich gönnen und dann gibt es diejenigen Momente, in denen die Augen der ganzen Familie leuchten. Wo selbst gestandene Väter wieder ganz Kind sind und in längst verflossene Berufsträume eintauchen. Unser Familienausflug ins Ebianum gehört, das wissen wir unterdessen, ganz bestimmt dazu. Das Ebianum Die Firma Eberhard in Fisibach (AG) gönnt grossen und kleinen Technikinteressierten eine Zeitreise durch über 100 Jahre Firmen- und Baumaschinengeschichte. Dabei bleibt es nicht bei vor sich hinoxidierenden Vehikeln aus Metall und einem Audioguide. Anfassen und erleben ist Teil des Konzepts. So gar nicht Museums-like, was besonders die kleinen Besucher freut und erst noch die Nerven der Eltern schont. 11–12 /2023

Die Besuchertruppe vor dem Eingang des Ebianum. (Bilder: Vorstand SCV)

Baggerfahren Wer von uns hatte als Kind nicht glänzende Augen beim Anblick dieser imposanten Maschinen, die mit scheinbarer Mühelosigkeit ganze Berge versetzen und vulkangrosse Krater ausheben können. So manch einer wollte, wenn Er (oder Sie) gross sein würde, Baggerfahrer werden. Und genau hier liegt das Problem bei unserem Besuch im Ebianum… Wenn grosse Kinder endlich einmal Baggerfahren dürfen, dann muss das seit den jungen Jahren versäumte aufgeholt werden. Löcher graben, Krater zuschütten und die Zeit rinnt so schnell dahin, wie sich eine Baggerschaufel entleert.

Ein Caterpillar Bulldozer D8 hinter dem Kiesgruben-Leiterlispiel.

VERBANDSSEITE

Loch im Bauch Bei aller Faszination und hydraulischer Arbeitskraft, irgendwann hat selbst der eifrigste Baggerfahrer ein Loch im Bauch. Wie gut, dass wir im Gasthaus Wasserstelz, nahe des idyllischen Rheins, mit der Gabel Schaufelbagger spielen können. Bei geselligem Beisammensein und köstlichen Spezialitäten lassen wir den Abend ausklingen. Ein rundum gelungener Familienevent der Sektion Fricktal. Und die kommenden Nächte träumen wir vom…? Baggerfahren. Danke, dass ihr alle dabei wart und ein besonderer Dank an Filipp Chlebus, der dies alles organisiert hat. Ein Ohresächsi genannter Caterpillar von 1949.

Patrick Merkofer

Der Zentralvorstand des SCV wünscht allen schöne Festtage und einen guten Start ins 2024.

11–12 /2023

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Kombinierte Analysen – Erfolg bei Festkörpern In der Festkörperanalytik kommt es auf die richtige Kombination an: Rasterelektronenmikroskopie mit Elementanalytik (REM/EDS), Thermoanalytik (TG-MS/DSC), Pulverröntgendiffraktometrie (PXRD), Photoemissionsspek troskopie (XPS) und FTIR-Mikroskopie – idealerweise inklusive mikro-ATR. Es versteht sich von selbst, dass zielgenaue Fehler- und Schadensanalysen das A und O sind, ob es sich nun um Problemstellungen in Forschung und Entwicklung, in der Produktion oder bei Kundenreklamationen handelt. Bei Festkörpern tragen die Abbildung ihrer Morphologie, die Bestimmung der Elementzusammensetzung oder der chemisch-physikalischen Parameter zur Lösung des Problems bei. Die kombinierte Untersuchung von Festkörpern mittels REM/EDS, TGMS/DSC, FTIR-Mikroskopie, XPS und PXRD liefert in Kombination die Grundlage zur Beantwortung der verschiedensten Fragestellungen. Als Analytikdienstleister empfehlen sich auf diesem vielschichtigen Ge-

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biet Partner mit langjähriger Erfahrung und einer Spezialisierung auf Festkörperanalytik. Ein solches Unternehmen führt Routineanalysen schnell und zuverlässig aus und arbeitet dabei in der Regel in Übereinstimmung mit den GMPRichtlinien. Als Qualitätssiegel kommen eine GMP-Zertifizierung und eine Anerkennung durch die FDA («FDA approved», Food and Drug Administration, USA) hinzu. Bei der apparativen Ausstattung der FTIRMikroskopie ermöglicht eine mikroATR (abgeschwächte Totalreflexion)

die Analyse kleinster Probenmengen (z. B. Fremdpartikel, Lackschichten, Polymerfolien). Bei komplexen und kniffligen Fragestellungen kann sich die Zusammenarbeit mit einem kleinen Festkörperanalytik-Dienstleister besonders lohnen, weil er individuell darauf eingehen wird.

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Inwendig metallfreie (nur PTFE) Hochdruckreaktoren Hochdruckreaktoren Inwendig metallfreie

(nur PTFE) HochdruckBR-Reaktoren Reaktoren 75 ml bis 5700 ml

Höheres Energieeinsparpotenzial in Rotterdam Nachdem eine Vormachbarkeitsstudie bereits 5% Kosteneinsparpotenzial bei den Unternehmen im Rotterdamer Industrie- und Energiecluster aufgezeigt hatten, sagen der Hafenbetrieb Rotterdam und die Yokogawa Electric Corporation jetzt sogar 10 % voraus und starten eine Machbarkeitsstudie.

Mit mehreren Petrochemie- und Energieunternehmen des Clusters haben die beiden federführenden Partner begonnen, konkrete Anwendungsfälle auf der Grundlage bestehender Abläufe zu definieren. Die ersten Ergebnisse der Machbarkeitsstudie werden bis Ende 2023 erwartet. Wenn sie hinrei-

chend positiv ausfallen, wird der nächste Schritt darin bestehen, Pläne für die Durchführung von Feldversuchen mit kooperierenden Unternehmen im Hafen ab 2024 zu entwickeln. Die erwarteten Effizienzsteigerungen sollen im Wesentlichen durch eine bessere Abstimmung der Nutzung von Strom, Wärme, Dampf und Rohstoffen, wie Wasser und Industriegasen, erzielt werden. Das soll zu niedrigeren Kosten und zu einer besseren CO2-Bilanz führen. Auf dem Weg dorthin sind sowohl technische Probleme zu lösen als auch der Sorge der einzelnen Unternehmen um die Offenlegung vertraulicher Informationen Rechnung zu tragen. Yokogawa Europe Branches B.V. Amersfoort Swiss Branch Allschwil CH-4123 Allschwil Stefan.Lugert@yokogawa.com www.yokogawa.ch

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letztendlich besseren Forschungsergebnissen führen.

Der auf den Benutzer abgestimmte Katalog ist nach Produktfamilien geordnet, was einen raschen und einfachen Zugriff auf die verschiedenen Produktlinien und technischen Spezifikationen erlaubt. Der Inhalt wurde durch ein gestrafftes grafisches Design verbessert, das jedes Produkt und die zugehörigen Verbrauchsmaterialien und Zubehörteile mit einer klaren und gut illustrierten Präsentation besser hervorhebt. Ein Kapitel ist dem Service und der Kalibration von Mikropipetten und Dispensern gewidmet. Dieses unterstreicht die Kompetenz von Socorex und zeigt das breite Programm dieser Dienstleistungen für Geräte aller Marken auf. Der Gesamtkatalog ist aktuell in englischer, deutscher, französi-

scher, spanischer und italienischer Sprache erhältlich. PDF Dateien können auf unserer Website heruntergeladen oder beim Fachhändler als gedrucktes Exemplar angefordert werden. Dank der übersichtlichen Strukturierung und der umfassenden Produktepalette, welche im Katalog präsentiert wird, ist dieser ein wichtiges Werkzeug für alle Wissenschaftler, die sich im Labor mit der Dosierung von Flüssigkeiten beschäftigen.

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Zentrifuge für Laborbench-Grundausstattung Eine Mini-Zentrifuge mit kleiner, handlicher Bauform und grosser Leistungsstärke ergänzt die Auswahlmöglichkeiten zur Grundausstattung von Laborbenchs. Hier besteht stets ein Bedarf an breit einsetzbaren Tischzentrifugen. Die neue Mini-Zentrifuge besitzt ein austauschbares Rotorensystem, womit ein müheloser Ein- und Ausbau der Rotoren ermöglicht wird. Start und Stopp werden über einen zusätzlichen Schalter geregelt. Die Mini-Zentrifuge hat sechs Plätze und ist für Reaktionsgefässe mit 1,5/2,0 ml Volumen geeignet. Die maximale Drehzahl im Mikroliterrotor beträgt 6000 min -1. Die maximale relative Zentrifugalbeschleu-

nigung liegt bei 2000 x g. Die MiniZentrifuge weist bei einer Grösse von 130 x 150 x 120 mm (B x T x H) ein Gewicht von 494 g auf. Bei der Zentrifuge handelt es sich um kein Medizinprodukt und um kein ivD-Produkt. Die Lieferung erfolgt inklusive Standard-Rotor für sechs Reaktionsgefässe mit 1,5/2,0 ml Volumen, Adapter für Reaktionsgefässe mit 0,5 ml Volumen und einem Rotor für PCR-Gefässstreifen mit 2 x 8 Reaktionsgefässen à 200 μl pro Strip. Roth AG CH-4144-Arlesheim info@carlroth.ch w ww.carlroth.ch

Induktivsensoren für Sicherheit vor Robotern Neue Sicherheits-Induktivsensoren registrieren inmitten von Robotern, Greifersystemen, automatisierten Rührwerken und Pressen Bewegungen, Kurzschlüsse, Überlast oder Querschlüsse und wenden daraus erwachsende Gefahren für die Mitarbeiter ab. Denn das ist die Kehrseite der weitgehenden Automatisierung der Analyse- und Verarbeitungsprozesse in Labors: Die Gefährdung der Labormitarbeitenden nimmt zu.

Wie schnell greift doch eine Hand in eine offene Maschine oder in die Bewegungsbahn eines Roboters! Eine Möglichkeit zur Reduktion von Verletzungsgefahren besteht in mechanischen Sicherheitsschaltern. Sie erfordern jedoch die Installation eines separaten Betätigungselements, was die Montage aufwendig und zeitintensiv macht. Das ist bei Induktivsensoren für die Positions- und Bereichsüberwa-

chung mit ihrer berührungslosen Funktionsweise deutlich einfacher. Ausserdem zeigen sie damit auch im labortypischen Langzeit-Inten-

sivbetrieb keine Abnutzungserscheinungen und schützen noch dazu die Laborsysteme vor Stillständen und Beschädigungen. Im Sinne eines vorausschauenden Sicherheitskonzepts prüfen sie sogar in Selbsttests die Abschaltfähigkeit.

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T +41 55 450 83 00 F +41 55 450 83 01

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HETTICH AG | 8806 Bäch SZ | +41 44 786 80 20 sales@hettich.ch | www.hettich.ch Succursale Suisse Romande (Canton de Vaud) Tél. +41 44 786 80 26

Das Lieferantenverzeichnis Rund um die Uhr – auch online zu erreichen www.chemiextra.com

11–12 /2023

11 Extra

2024 Verlag und Redaktion wünschen allen Lesern und Kunden frohe Festtage, Zeit zur Entspannung und viele Lichtblicke im kommenden Jahr! 58

Aus der Praxis für die Praxis! www.chemiextra.com 11–12 /2023

TA G U N G E N U N D K O N G R E S S E 2 0 2 4

KO N TA K T

JANUAR 34. Doktorandenseminar des AK Separation Science 7. - 9. Januar www.uni-muenster.de/Chemie.ac/hayen/doktorandenHohenroda seminar/index.html MÄRZ

Lack Chemie

Wasser 2024 www.gdch.de/wasser2024

6. - 8. Mai Limburg

Biochemistry 2024 www.gdch.de/tagungen2024

30. Sept. - 2. Okt. Dortmund

86. Lacktagung 2024 www.gdch.de/lacktagung2024

15. - 17. Mai Magdeburg

Umwelt 2024 Jahrestagung der FG Umweltchemie & Ökotoxikologie (UCÖT) www.gdch.de/tagungen2024

September

SEPTEMBER

Arbeitstagung des Regionalverbands Bayern www.gdch.de/lchg

5. März Erlangen

Arbeitstagung des Regionalverbands Südwest www.gdch.de/lchg

5. - 6. März Kaiserslautern

Arbeitstagung des Regionalverbands NRW www.gdch.de/lchg

13. März Münster

Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft Phosphorchemie www.gdch.de/tagungen2024

10. - 11. März Aachen

Chemiedozententagung 2024 www.gdch.de/cdt2024

11. - 13. März Aachen

Frühjahrssymposium JCF www.gdch.de/jcf

13. - 16. März Ulm

Arbeitstagung des Regionalverbands Nordost www.gdch.de/lchg

14. - 15. März Berlin

Frontiers in Medicinal Chemistry www.gdch.de/medchem2024

17. - 20. März München

Vortragstagung der Fachgruppe Geschichte der Chemie www.gdch.de/geschichte2024

Colloquium Chimicum XX www.gdch.de/tagungen2024

Oktober Berlin

ORCHEM 2024 www.gdch.de/orchem2024

9. - 11. Sept. Regensburg

NOVEMBER

45th FGMR Annual Discussion Meeting www.gdch.de/tagungen2024

9. - 12. Sept. Rostock

18th German Conference on Cheminformatics (GCC 2024) www.gdch.de/gcc2024

3. - 6. November Bad Soden

Jahrestagung der FG Nachhaltige Chemie 2024 www.gdch.de/tagungen2024

12. - 13. Sept. Mainz

Nuklearchemie 2024 www.gdch.de/nuklearchemie2024

5. - 7. November Karlsruhe

52. Deutsche Lebensmittelchemietage 2024 www.gdch.de/lchtage2024

16. - 18. Sept. Freising

29th Lecture Conference on Photochemistry www.gdch.de/tagungen2024

16. - 18. Sept. Mainz

Biennial Meeting of the GDCh Division of Macromolecular Chemistry 2024 www.gdch.de/tagungen2024

16. - 18. Sept. Dresden

21. - 22. März Gießen

GDCh Conference on Inorganic Chemistry of the Divisions of Solid-state Chemistry & Materials Research and Wöhler Association for Inorganic Chemistry www.gdch.de/inorgchemconf2024

16. - 18. Sept. München

Arbeitstagung des Regionalverbands Südost www.gdch.de/lchg

21. - 22. März Dresden

Electrochemistry 2024 www.gdch.de/electrochemistry2024

16. - 19. Sept. Braunschweig

Bunsen-Tagung 2024 (Veranstalter: Deutsche Bunsen-Gesellschaft) www.bunsentagung.de

25. - 27. März Aachen

40. Fortbildungs- und Vortragstagung der Fachgruppe Chemieunterricht 2024 www.gdch.de/fgcu2024

VORSCHAU 2025

APRIL analytica conference www.gdch.de/analyticaconf2024

9. - 11. April München

MAI 9. Jahrestreffen der Seniorexperten Chemie www.gdch.de/sec2024

6. - 8. Mai Magdeburg

Veranstaltungen 2024

0KTOBER 60th Symposium on Theoretical Chemistry (STC) 2024 2. - 6. Sept. www.gdch.de/tagungen2024 Braunschweig

Chemiedozententagung 2025

17. - 19. März Braunschweig

18. - 20. Sept. Regensburg

Flavors & Fragrances

22. - 24. Juli Göttingen

Chemiker im Öffentlichen Dienst www.gdch.de/tagungen2024

23. September Kassel

53. Deutsche Lebenmittelchemietage

22. - 24. Sept. Halle/Saale

20. Deutscher Fluortag 2024 www.gdch.de/tagungen2024

23. - 25. Sept.

Wasser 2025

26. - 28. Mai Münster

ETCC 2024 https://etcc2024.org

23. - 25. Sept. Avignon/FR

Ihr Veranstaltungsteam der Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. (GDCh) T: +49 69 7917-364 va@gdch.de Stand: 2. Oktober 2023 Änderungen und Ergänzungen vorbehalten

Bildnachweis: Titel © monkeybusinessimages - iStock; Innenseiten © Song_about_summer - stock.adobe.com; alle anderen Abbildungen © GDCh e.V.

Bunsen-Tagung 2025

Leipzig

www.gdch.de/veranstaltungen

FACHPROGRAMME

KURSE 2024 Biowissenschaften

NMR-Spektrenauswertung, Grundlagen (Kurs-ID: 505/24) 9. - 30. April (5 Tage Live-Vorträge), Online

Toxikologie, Grundlagen (Kurs-ID: 157/24) tba, Hannover

Chemometrik, Grundlagen und Anwendungen (Kurs-ID: 142/24) 17. - 19. Juni, Magdeburg

Synthesemethoden Organische Synthesemethoden (Kurs-ID: 052/24) tba, Frankfurt

Massenspektrometrie (Kurs-ID: 319/24) 16. - 18. September, Köln

NMR-Spektroskopie, techn. Beschäftigte, Fortgeschrittene (Kurs-ID: 335/24) 8. - 10. Oktober, Mainz Moderne Rietveld-Analyse (Kurs-ID: 389/24) 7. - 8. November, Frankfurt

Chemie und Wirtschaft

Pestizidanalytik, neue Methoden und rechtliche Vorgaben (Kurs-ID: 656/24) 8. Oktober, Frankfurt

Betriebswirtschaftslehre, Grundlagen (Kurs-ID: 901/24) Start jederzeit möglich (on demand)*, Online

Molekularbiolog. Lebensmittelanalytik, aktuelle Trends (Kurs-ID: 609/24) 28. - 29. November, Freiburg oder Online

Controlling (Kurs-ID: 884/24) 11. - 12. März, Frankfurt

NEU

Schwingungsspektroskopie (Kurs-ID: 503/24) tba NEU

Qualitätssicherung Qualitätssysteme GMP und GLP, Überblick (Kurs-ID: 510/24 oder 511/24) 1. März oder 11. September, Frankfurt GLP-Intensivtraining (Kurs-ID: 526/24 oder 536/24) 12. - 14. März oder 17. - 19. September, Frankfurt Regulatory Affairs (Kurs-ID: 944/24) 15. März, Frankfurt DIN, Normen, technische Regelwerke und Standards (Kurs-ID: 556/24) NEU 15. April, Frankfurt

Großhandelsbeauftragte Tier-, Humanarzneimittel (Kurs-ID: 801/24) 3. Juni, Online

Lebensmittelkennzeichnung leicht gemacht (Kurs-ID: 670/24) tba, Online

Synthese von Polymeren (Kurs-ID: 039/24) Start jederzeit möglich (on demand)*, Online

NEU

Kosmetische, pharmazeutische Emulsionen, Anwendungen (Kurs-ID: 591/24) 16. - 24. April (4 halbe Tage), Online Entwicklung Tensidprodukte, Haut und Haar (Kurs-ID: 586/24) 5. Juni, Frankfurt oder Online

NEU

Polymere, Charakterisierung, Anwendungen (Kurs-ID: 041/24) 7. Oktober - 22. November, E-Learning

Methodenvalidierungen (Kurs-ID: 523/24 oder 533/24) 16. April oder 8. November, Frankfurt

Kosmetische, pharmaz. Emulsionen, Kaltherstellung (Kurs-ID: 587/24) NEU 9. Oktober (vormittags), Online

DoE, statistische Versuchsmethodik (Kurs-ID: 960/24) 17. - 18. April, Frankfurt

Emulsionstechnologie, Grundlagen (Kurs-ID: 605/24) 6. - 14. November (4 halbe Tage), Online

DoE-Workshop (Kurs-ID: 592/24) 19. April, Frankfurt

Tenside, Waschmittel, Kosmetik, techn. Anwendungen (Kurs-ID: 596/24) tba, Leverkusen

GMP-Intensivtraining (Kurs-ID: 525/24 oder 535/24) 23. - 24. April, Online oder 30. September - 1. Oktober, Frankfurt Qualitätsrisikomanagement (Kurs-ID: 538/24) 10. Oktober (vormittags), Online Qualitätsmanagement im analytischen Labor (Kurs-ID: 517/24) 28. - 29. November, Frankfurt

Polymeradditive (Kurs-ID: 004/24) tba, Frankfurt Chemie und Umwelt Risikobewertung von Mikroplastik (Kurs-ID: 256/24) 24. - 25. September, Idstein

Maßgeschneidert lernen

Geprüfter Wirtschaftschemiker GDCh (m/w/d)

NEU

Innovationsmanagement in der Chemie (Kurs-ID: 929/24) 19. - 20. September, Frankfurt

Moderne Methoden und Verfahren

Kursinhalte definieren

Das Verständnis betriebswirtschaftlicher Zusammenhänge ist heute in fast allen beruflichen Bereichen unumgänglich und oftmals wesentlicher Bestandteil der individuellen Fortbildung. Insbesondere Naturwissenschaftler aus einem industriellen Umfeld sind im zunehmenden Maße von betriebswirtschaftlichen Entscheidungen betroffen oder müssen Entscheidungen selbst treffen und verantworten.

Rechnungswesen, Jahresabschlussanalyse (Kurs-ID: 879/24) 6. - 14. Mai (4 Tage, jeweils vormittags), Online

Geruchsstoffe, Analytik (Kurs-ID: 684/24) tba, Freising

Bedarf erkennen

Strategisches Management (Kurs-ID: 878/24) 15. - 16. April, Frankfurt

Lebensmittelrecht, Update (Kurs-ID: 669/24) tba, Online

HPLC, Grundlagen (Kurs-ID: 309/24) tba, Coburg

Inhouse-Kurse

Die Sicherung der Qualität von Produkten und Prozessen ist eine Kernaufgabe eines jeden chemischen Unternehmens. Produkte werden global verkauft und müssen den Qualitätsstandards unterschiedlicher Länder entsprechen. Die Qualität dieser Produkte transparent und damit verkaufsfähig zu machen, geschieht in der Regel durch die begleitende Dokumentation, die Auskunft über Zusammensetzung, Reinheit und Zuverlässigkeit einer Ware gibt. Die Überwachung und Sicherstellung der Qualität aller Produkte hängt maßgeblich von der Qualifikation der Mitarbeitenden ab.

NEU

Fruchtsäfte (Kurs-ID: 672/24) 6. Juni, Frankfurt

NMR-Spektroskopie, techn. Beschäftigte, Grundlagen (Kurs-ID: 334/24) 24. - 26. September, Mainz

Hyphenated HPTLC (Kurs-ID: 338/24) tba, Gießen

Geprüfter Qualitätsexperte GxP GDCh® (m/w/d)

Lebensmittelchemie

NMR-Spektrenauswertung, Fortgeschrittene (Kurs-ID: 506/24) 23. - 26. September, Frankfurt

Umweltanalytik, AQS (Kurs-ID: 512/24) tba, Frankfurt

Erwerben Sie wertvolle Zusatzqualifikationen

Marketing, Intensivkurs (Kurs-ID: 962/24) 10. - 11. Oktober, Online

Die Kurse der Fachprogramme sind auch einzeln/unabhängig vom Fachprogramm buchbar. Sie finden diese in der Kursübersicht farblich gekennzeichnet.

Mehr Informationen unter www.gdch.academy/fachprogramme

Bedarfsgerechte firmeninterne Schulungen

Organisation, Personal- und Projektmanagement (Kurs-ID: 880/24) 4. - 5. November, Online Chemie und Recht Aufgaben und Verantwortung des Labormanagements (Kurs-ID: 980/24) 3. - 4. Juni, Frankfurt

NEUES FORMAT

Jungchemiker (m/w/d)

Jetzt neu: Kurse on demand

Betriebswirtschaftslehre, Grundlagen (Kurs-ID: 402/24) 26. - 29. Februar (vormittags), Online

Mit dem neuen Format „on demand“ jetzt noch flexibler lernen und starten, wann Sie möchten

Projektmanager Wirtschaftschemie (m/w/d) (414/24 oder 415/24) 18. - 23. März oder 16. - 21. September, Münster

* Sie lernen anhand der vorbereiteten Kursmaterialien im Selbststudium. Wir lassen Sie dabei nicht alleine: Unsere Experten und wir stehen während der gesamten Kursdauer für Ihre Fragen zur Verfügung.

Führung für Nachwuchsführungskräfte (Kurs-ID: 406/24) 7. November, Frankfurt

Sie entscheiden,

Chemie für Nichtchemiker (m/w/d) Allgemeine, Anorganische und Organische Chemie (Kurs-ID: 981/24) September / Oktober, Online Karriereservice GDCh Karriere-Coaching: digitale Einzelberatungen (Kurs-ID: 950.038 oder 950.039 oder 950.040) 21. März oder 25. Juli oder 14. November

Höchste Kosten-NutzenEffizienz, und das bereits ab 3 Teilnehmenden Von erfahrenen Experten mit hohem Praxisbezug lernen Motivation für Ihr Team

- wann Sie den Kurs beginnen - wie viele Stunden pro Woche Sie lernen - wo Sie lernen - welche Unterstützung Sie von uns benötigen Maximaler Lernerfolg bei größtmöglicher Flexibilität!

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Analytische Chemie

Entscheiden Sie: Vor Ort oder digital Wir setzen Ihre individuellen Kursthemen gemeinsam mit Ihnen um. Kontakt: academy@gdch.de, T: +49 69 7917-331