ChemieXtra 9/2018 by SIGWERB GmbH

9 / 2018

September 2018

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

Plateforme pour la chimie, la pharmacie et la biotechnologie

3. und 4. Oktober 2018 | Expo Beaulieu Lausanne Für die französischsprachige Schweiz

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2018

Halle 7 /

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EDITORIAL

Zu schön, um sie auszuziehen

Process Analytical Technology an der Ilmac Lausanne

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Die zweite Ausgabe der Ilmac Lausanne steht bevor. Die Ausstellung war das letzte Jahr in der Westschweiz erfolgreich gestartet und findet wiederum an zwei Tagen, dem 3. und 4. Oktober 2018, in der Halle 7 der Expo Beaulieu Lausanne statt. Mit ihren Partnern, der Schweizerischen Chemischen Gesellschaft SCS und BioAlps, führt die Ilmac Lausanne auch dieses Jahr das Ilmac-Forum durch, ein Gefäss, das bereits bei der ersten Ausgabe sehr geschätzt wurde. Dieses Jahr lautet das Thema der Vortragsserie «Process Analytical Technology», kurz PAT. Dieses Verfahren dient der Optimierung, der Analyse und Kontrolle von Herstellungsprozessen in der chemischen Industrie. Ihr Ziel ist die Erhöhung der Produktqualität durch standardisierte Kontrollen und der Dokumentation kritischer Grössen während der Produktion, also Inprozesskontrollen. Zudem ergänzt an der Ilmac Lausanne eine angenehme, offene Networking-Zone das Ausstellungsformat. Sensoren sind in der modernen Prozessanalytik in grosser Zahl vorhanden. Deren Informationen werden – unter dem Stichwort Big Data – heute immer mehr zusammengezogen und für «Predictive Maintenance», dem vorausschauenden Unterhalt, genutzt. Der riesige Fundus macht noch weitere Nutzungen denkbar, so gibt es Bestrebungen, alle Daten bekannter Materialien zusammenzuführen, um den perfekten Werkstoff zu finden, wie der Artikel «Heilung, Werkstoffdesign, Vorteil im Prozess» dargelegt. Dies ergibt ein eigentliches Data Mining und ungeahnte neue Möglichkeiten. Die Ilmac bietet ebenfalls Einblick in diese Life-Science-Technologie. Ein Besuch an der Ilmac Lausanne lohnt sich.

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FOKUS

«Kohlenstofffreies Wasser?»

Temperatur

LABOR

Punkte

Statistical Literacy im Zeitalter des IoT

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CHEMIE Neue Stickstoffverbindungen aus Bayreuth

An der Universität Bayreuth wurden von einem internationalen Forschungsteam zum ersten Mal chemische Verbindungen hergestellt, die Polymerketten enthalten, welche nur aus Stickstoff aufgebaut sind.

BIOWISSENSCHAFTEN Wie das Wasserrad zuschnappt

Biologen und Bauingenieure analysieren die schnelle Bewegung, mit der die fleischfressende Pflanze ihre Beute fängt. Das Verständnis des Mechanismus findet unter anderem Eingang in die Entwicklung von Fassadenverschattungen.

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 8. Jahrgang (2018) Druckauflage 11 800 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2017 11 505 Exemplare Total verbreitete Auflage 2 375 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-6770 Internet www.chemiextra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10, CH-6301 Zug Telefon +41 41 711 61 11 info@sigwerb.com www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Alte Bahnhofstrasse 9a CH-5610 Wohlen Telefon +41 56 619 52 52 info@sigimedia.ch

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Wasser wird in vielen Bereichen zur Herstellung von Sub stanzen und Materialien eingesetzt. Die Herstellung erfolgt nach unterschiedlichen Methoden, doch wie rein ist rein?

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Big Data, Machine Learning, Artificial Intelligence, Business Intelligence, Data Science und noch vieles mehr: Wie stark 0 50 100 150 200 250 prägen die Möglichkeiten Messung der automatisierten Datenerfassung das aktuelle Denken und wo liegen die Grenzen? LCL: Spezifiz. Mittelwert UCL:

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ILMAC LAUSANNE Analytik, Werkstoff, Medizin und Prozesstechnik

Die Messe «Ilmac Lausanne» vom 3. und 4. Oktober schliesst die Lücke zur französischen Schweiz und bietet der Chemieund Life-Science-Branche einen entspannten fachlichen Rahmen.

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Redaktion Etel Keller Unter Altstadt 10 CH-6301 Zug Telefon +41 41 711 61 11 redaktion@sigwerb.com

Copyright Zur Veröffentlichung angenommene Originalartikel gehen in das ausschliessliche Verlagsrecht der SIGWERB GmbH über. Nachdruck, fotomechanische Vervielfältigung, Einspeicherung in Datenverarbeitungsanlagen und Wiedergabe durch elektronische Medien, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlags. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen.

Redaktionelle Mitarbeit Dr. Kurt Hermann

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VERANSTALTUNGEN TERMINE

Industrielle Biokatalyse hat Zukunft

Schwimmen in Schwärmen spart Energie

Neue Strategien wie die Biokatalyse haben auch Auswirkungen auf den Umfang an verwendeten Enzymen, weshalb sich der Wädenswil Day of Science zum zweiten Mal mit dem Thema «Industrielle Biokatalyse» beschäftigte.

TERMINE

FIRMEN BERICHTEN

FORSCHUNGSWELT

Forschende der ETH Zürich klärten die Frage, ob es Fischschwärmen gelingt, Energie zu sparen. Dabei sind auch echte von unechten Schwärmen zu unterscheiden.

VERFAHRENSTECHNIK Drahtlose Vernetzung von Füllstandssensoren

25 Jahre Beratung für Labors Drahtlose Inbetriebnahme und Diagnose bieten neue Möglichkeiten für ein Asset Management. Vor 25 Jahren wurde das Unternehmen Faust Laborbedarf AG, Schaffhausen, gegründet. Das Firmenjubiläum bietet die Gelegenheit kurz auf die erfolgreiche Tätigkeit in Verkauf, Einkauf, Logistik und Marketing zurückzublicken.

PUBLIREPORTAGE Seit 50 Jahren innovativ und führend

Der Marktführer im Bereich Isolatortechnologie Skan feiert sein 50. Firmenjubiläum. Dieser Erfolgsgeschichte ist das Interview mit CEO Thomas Huber gewidmet.

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3. und 4. Oktober 2018 | Expo Beaulieu Lausanne Für die französischsprachige Schweiz

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LITERATUR

sanne unterstreicht die starke Position der französischsprachigen Schweiz in den Sektoren Chemie, Biotechnologie und des Labors im Allgemeinen. Diese Community kann von dieser Gelegenheit, die sich direkt vor den Toren der EPFL präsentiert, profitieren, um sich über Neuheiten auf dem Markt zu informieren und um ein intensives Networking zu pflegen.

ZUM TITELBILD Ilmac Lausanne Am 3. und 4. Oktober 2018 findet zum zweiten Mal die Ilmac Lausanne statt. Die Ilmac stellt der Chemie- und Life Science Community in Lausanne eine Plattform zur Verfügung und schliesst damit die Lücke im französischsprechenden Schweizer Markt. Die Veranstaltung verbindet in entspannter Atmosphäre aktuelle Wissensvermittlung mit qualitativ hochwertigen Produktangeboten. Die Messe ist die Erweiterung zur Ilmac, welche im Drei-Jahres-Turnus in Basel (24. bis 27. September 2019) stattfindet. Die Durchführung einer Fachmesse in Lau-

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FOKUS

TOC-Bestimmung in Reinstwasser

«Kohlenstofffreies Wasser?» In vielen Bereichen wird reinstes Wasser zur Herstellung unterschiedlichster Substanzen oder Materialien benötigt, etwa in der pharmazeutischen Industrie. Zur Herstellung des Reinstwassers stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, wie etwa Destillation, Umkehrosmose oder Ionenaustausch. Selbst die Kombination der verschiedenen Verfahren erzeugt kein Wasser, das völlig frei von Verunreinigungen ist.

Sascha Hupach¹ Eine der grössten Stoffgruppen bilden die der organischen Verbindungen. Um diese zu bestimmen, wird der TOC (Total Orga nic Carbon = gesamter organischer Koh lenstoff) genutzt – ein seit langem etab lierter Summenparameter, dessen Wert zugleich als Spezifikation dient, die Rein heit von Reinstwasser zu beschreiben: Die EP (Europäische Pharmakopöe) belegt Reinstwässer mit einem Grenzwert von 0,5 mg/l TOC. Wie funktioniert die Bestim mung des TOC? Welche Verfahren werden eingesetzt? Ein analytisches Problem ist der Dualismus des Reinstwassers: Es ist Probe und Be triebsmittel zugleich. Zudem ist es in «reinster» Form nicht verfügbar – es gibt also keinen Nullwert. Durch Diffusion und durch Lösungsvorgänge luftgetragener Ver unreinigungen kontaminiert es sich sogar ständig auf. Der Artikel erklärt das analyti sche Problem, beschreibt den TOC sowie ¹ Chemielaborant, seit 2008 Produktspezialist für TOC/Summen parameter bei Shimadzu Deutschland GmbH in Duisburg

die Bestimmung und die etablierten Me thoden und gibt Tipps zur Reinstwasser analyse.

Wie rein ist rein? Medikamente, Injektionsflüssigkeiten, Me dizinforschung, chemische Analytik, Integ rierte Schaltkreise, Solarzellen – reinstes Wasser wird für die Herstellung unter schiedlichster Substanzen oder Materialien benötigt. Das Wasser soll demnach bes tenfalls keine Verunreinigungen bezie hungsweise keine weiteren Inhaltsstoffe mehr enthalten. Zur Herstellung des Reinstwassers stehen verschiedene Me thoden wie etwa Destillation, Umkehros mose oder Ionenaustausch zur Verfügung. Moderne Wasseranlagen kombinieren in der Regel gleich mehrere Verfahren, um ein möglichst reines Wasser zu bereiten. Doch ganz frei von Verunreinigungen ist das Wasser nie. Die Frage lautet also: Wie rein ist rein? Die Zahl der organischen Verbindungen als der grössten Stoffgruppen wird auf etwa 40 Millionen (Quelle: Wikipedia) geschätzt. Will man die Verunreinigung eines Wassers durch organische Konta

minanten bestimmen, so benötigt man einen Parameter, der die gesamte Stoff gruppe erfassen kann. Mit dem TOC liegt seit Langem ein etablierter Summenpa rameter vor. In einem einzigen Messwert gibt er den Kohlenstoffgehalt an, der aus den organischen Verbindungen stammt, ungeachtet welche Verbindungen im Ein zelnen vorlagen. Daher spielt der TOC gerade in der Bewertung der Reinheit von Wasser eine massgebende Rolle. Verschiedene Regelwerke und Normen legen unterschiedliche Grenzwerte fest, um die Reinheit von Wasser zu beschrei ben. Gerade in der pharmazeutischen Industrie ist reinstes Wasser, etwa zur Herstellung von Arzneimitteln oder Injektionslösungen, von grösster Wichtigkeit. Die unterschied lichen Arzneibücher enthalten daher ent sprechende Kapitel, wie zum Beispiel das Kapitel 2.2.44 in der Europäischen Phar makopöe, welche die Bestimmung des TOC im Wasser beschreiben, aber auch Qualitätsmerkmale: So darf Reinstwasser zur Produktion von Arzneimitteln (Aqua Purificata) oder Injektionswasser eine ma ximale TOC-Konzentration von 0,5 mg/l aufweisen. 9/2018

FOKUS

Bestimmung des gesamten organischen Kohlenstoffs Bei der TOC-Bestimmung wird zunächst der anorganische Kohlenstoff, in Form von gelöstem Kohlenstoffdioxid, Carbonaten und Hydrogencarbonaten, durch Zugabe einer Mineralsäure entfernt, etwa Salzsäure. Hierbei werden die Carbonate und Hydro gencarbonate zu Kohlenstoffdioxid umge setzt und mittels eines Spülgases ausgetrie ben. Ein Teil der nunmehr vorbereiteten Probe wird einer Oxidation unterzogen. Hierbei werden alle kohlenstoffhaltigen Ver bindungen zu CO2 umgesetzt und mittels Trägergas zu einem Detektor transportiert, der das entstandene Kohlendioxid detek tiert. Insgesamt haben sich zwei Verfahren zur Bestimmung des TOC im Reinstwasser durchgesetzt: die nass-chemische UV-De tektion und die katalytische Verbrennungs oxidation. Bei der katalytischen Verbrennungsoxidati on wird ein Aliquot der Proben auf einen heissen Katalysator injiziert. Die TOC-L-Sys teme von Shimadzu nutzen hierbei einen hocheffektiven Platinkatalysator bei einer Temperatur von 680 °C. Dabei werden alle organischen Komponenten erfasst. Bei der nass-chemischen UV-Oxidation wird eine Teilprobe in einem Reaktor in Anwesenheit von Persulfat-Ionen mit UVLicht bestrahlt. Dabei entstehen sogenann te OH-Radikale, die ein hohes Oxidations potential besitzen und die organischen Komponenten zu Kohlenstoffdioxid umset zen. Um die Oxidation kraftvoll zu unter stützen, nutzen die TOC-V Systeme von Shimadzu zusätzlich eine Reaktortempera tur von 80 °C. Die Detektion erfolgt bei beiden Verfahren zumeist durch einen ent sprechenden NDIR-Detektor. Die Europäische Pharmakopöe beschreibt in Kapitel 2.2.44 die Bestimmung des TOC. Darin ist dem Anwender die Wahl des Oxidationsverfahrens freigestellt. Die Bestimmung kann mittels katalytischer Ver

Der positive Achsenabschnitt der TOC-Kalibrierkurve entspricht dem Blindwert des Messver fahrens.

Um den Blindwert des Messverfahrens zu berücksichtigen ist die Kalibriergerade parallel durch den Null/Null-Punkt verschoben worden.

brennungsoxidation sowie über UV-Oxida tion erfolgen. Darüber hinaus werden in der EP 2.2.44 verschiedene Anforderungen an die TOC-Analysatoren gestellt. So muss beispielsweise ein verwendetes TOC-Sys tem den anorganischen vom organischen Kohlenstoff unterscheiden oder trennen können.

Ausserdem muss das Gerät einem System eignungstest unterzogen werden. Dabei wird die Oxidation eines leicht oxidieren den Stoffes (Saccharose) mit der einer schwer oxidierbaren Substanz (Benzo chinon) in Beziehung gesetzt. Darüber hi naus schreibt die EP vor, dass mit dem gewählten Verfahren eine Nachweisgrenze

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FOKUS

von mindestens 50 µg/L TOC erreicht wer den muss. Für die Bestimmung des TOC in Reinstwas ser wird zudem ein Reinstwasser benötigt. Damit wird der Analysator gespült, bezie hungsweise verschiedene Bauteile des Analysators aber auch Standardsubstanzen werden gelöst, um Bezugslösungen in Reinstwasser zu erstellen. Hier ist es wie derum notwendig, ein möglichst reines Wasser zu nutzen. Wasser ist damit Probe und Betriebsmittel zugleich. Damit kommt ihm eine besondere Rolle zu, welche die Bestimmung des TOC im Reinstwasser zu einer komplexen Aufgabe macht.

Kohlenstofffreies Wasser? Die vielen unterschiedlichen Methoden, die zur Verfügung stehen, um Wasser möglichst vollständig von Verunreinigun gen zu befreien, vermögen sehr sauberes Wasser zu produzieren. Hersteller von Reinstwasseranlagen spezifizieren diese Reinheit oftmals mit einem TOC-Wert < 5 µg/l. Die Herstellung von reinstem Wasser scheint somit möglich, obgleich es nie ganz frei von organischen Verunreini gungen ist. Die Verwendung und Handhabung dieses Wassers ist jedoch ungleich schwieriger. Denn die spezifizierte Reinheit gilt nur für das soeben frisch gewonnene Reinstwas ser. Wird es anschliessend gelagert oder kommt zur Verwendung aus der Reinstwas seranlage, kontaminiert es sich sofort mit vorhandenen Kohlenstoffverbindungen. Dabei sind es vor allem ubiquitäre luftgetra gene Kontaminanten, die sich unverzüglich im Reinstwasser lösen und es verunreini gen. Die entsprechenden Gesetzmässigkei ten von Diffusion und Löslichkeit von Ga sen in Flüssigkeiten wurden von Adolf Fick und William Henry formuliert. Sie machen deutlich, dass es unmöglich ist, ein kohlen stofffreies Wasser handzuhaben.

Blindwerte bei der Reinstwasserbestimmung Dieser Umstand erhält bei der Reinheits bestimmung von Reinstwasser eine über geordnete Rolle. Denn bei der Bestim mung des TOC in Reinstwasser kann man keinen echten «Nullwert» messen – immer werden geringe Mengen von organischen 6

Komponenten miterfasst. Dies wird schon bei der Kalibrierung des Verfahrens deut lich, etwa im Spurenbereich (< 1 mg/l), wo die Kalibrierkurve stets einen positiven Achsenabschnitt besetzt. Dieser Achsen abschnitt entspricht dem Blindwert des Messverfahrens.

Verschiedene Kohlenstoffquellen Der im Blindwert erfasste organische Koh lenstoff kann aus verschiedenen Verfah rensschritten stammen: Verunreinigungen aus dem Verdünnungswasser, beispiels weise aus dem Ansatz der Standardlösung, aus Gläsern, Materialien oder der Umge bung. Um dem Blindwert mathematisch entgegenzutreten, wird bei solchen Analy sen die sogenannte Nullpunktverschie bung eingesetzt. Hierbei erfolgt eine Par allelverschiebung der Kalibriergeraden durch den Null/Null-Punkt. Um den TOC-Gehalt in Reinstwasser be stimmen zu können, sollte man auf Syste me zurückgreifen, die eine automatische Verdünnungsfunktion haben und im iner ten Umfeld des Analysators eine Verdün nung der Stammlösung herstellen. Auf grund der leicht zu verunreinigenden Matrix (Wasser), ist es kaum möglich, eine ver nünftige manuelle Verdünnungsreihe her zustellen. Die EP greift daher auf eine Zwei-Punkt-Kalibrierung zurück: Hier wird ein 0,5 mg/l Standard zusammen mit dem Blindwertwasser kalibriert. Das Verdün nungswasser darf laut EP eine maximale TOC-Konzentration von 0,1 mg/l aufweisen.

Praxis-Tipps für die Analyse von Reinstwasser Um diese Art der Bestimmung überhaupt sinnvoll durchführen zu können, ist es wichtig, stets frisches Wasser zu nutzen. Je frischer das Reinstwasser, desto geringer der Verschmutzungsgrad. Der Kontakt des Reinstwassers mit der Umgebungsluft oder mit anderen Materia lien sollte möglichst minimiert werden. Mit jedem Kontakt wird das Reinstwasser mit verschiedensten Substanzen kontaminiert. Zur Auswertung der TOC-Reinstwasserana lyse sollte man in jedem Fall eine Null punktverschiebung nutzen. Wird die Null punktverschiebung nicht genutzt, ist der

Messwert um den Blindwert des Reinst wassers gekürzt. (Anmerkung: Misst man ein Reinstwasser, welches «sauberer» ist als das Wasser für die Kalibrierung, erhält man ohne die Verwendung der Nullpunktver schiebung negative Konzentrationswerte.) Jedes Labor besitzt eine ihm eigene Blind wertsituation. Der Analytiker sollte sich durch geeignete Versuche mit seinem je weiligen Blindwert auseinandersetzen.

TOC spielt massgebende Rolle Der TOC spielt in der Bewertung der Rein heit von Wasser eine massgebende Rolle. In einem einzigen Messwert gibt er den Kohlenstoffgehalt an, der aus den organi schen Verbindungen stammt, ungeachtet welche Verbindungen im Einzelnen vorla gen. Verschiedene Regelwerke und Nor men legen unterschiedliche Grenzwerte fest, um die Reinheit von Wasser zu be schreiben. Zwei Verfahren haben sich zur Bestim mung des TOC im Reinstwasser durchge setzt: die nass-chemische UV-Detektion und die katalytische Verbrennungsoxidati on. Die Europäische Pharmakopöe erlaubt beide Verfahren, jedoch müssen die TOC-Analysatoren bestimmte Anforderun gen erfüllen, zum Beispiel den anorgani schen vom organischen Kohlenstoff zu unterscheiden oder trennen zu können. Es gibt unterschiedliche Methoden, um Wasser möglichst vollständig von Verunrei nigungen zu befreien, und sehr sauberes Wasser zu produzieren. Die spezifizierte Reinheit gilt aber nur für das soeben frisch gewonnene Reinstwasser. Wird es an schliessend gelagert, kontaminiert es sich sofort mit vorhandenen Kohlenstoffverbin dungen.

Kontakt Shimadzu Schweiz GmbH Römerstrasse 3 CH-4153 Reinach BL +41 61 717 93 33 info@shimadzu.ch www.shimadzu.ch

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FOKUS

Beweis erbracht

Brücken bauen mit Wassermolekülen Wassermoleküle können komplizierte brückenartige Strukturen bilden, wenn sie sich an Oberflächen anlagern. Vermutet hatte man das bereits, einem Team der Technischen Universität Wien gelang nun der Beweis.

Florian Aigner 1

Bild: TU Wien

Wasser ist eine erstaunlich komplizierte Flüssigkeit. Wie sich einzelne Wassermole küle an unterschiedlichen Materialien anla gern, ist für viele wichtige Vorgänge ent scheidend – etwa für Korrosion und Verwitterungseffekte oder für das optimale Funktionieren von Katalysatoren. Einem Team der TU Wien gelang es nun, die Struktur von Wassermolekülen auf Eisen oxid-Oberflächen genau zu entschlüsseln. Wie sich dabei zeigte, können sich die Was sermoleküle auf der Oberfläche zu kompli zierten, brückenartigen Strukturen zusam menfinden. Diese Strukturen spielen für chemische Reaktionen an der Oberfläche eine wichtige Rolle.

Wasser ist anders «Das Besondere an Wassermolekülen ist, dass sie sogenannte Wasserstoff-Brücken bindungen ausbilden können» erklärt Ga reth Parkinson, Professor am Institut für Angewandte Physik der TU Wien. «Die elek trische Ladung ist nicht gleichmässig ver teilt. Das Sauerstoffatom ist ein bisschen negativ geladen, die Wasserstoffatome ein bisschen positiv.» Dadurch können sich Bin dungen zwischen Wassermolekülen bilden – die berühmten Wasserstoff-Brückenbin dungen – oder es können auch Bindungen zwischen einem Wassermolekül und ande ren Molekülen entstehen. Das hat weitreichende Auswirkungen: So sind die Wasserstoff-Brückenbindungen etwa dafür verantwortlich, dass Wasser erst bei einer recht hohen Temperatur von 100 °C kocht, und auch für die Struktur von Proteinen spielen Wasserstoff-Brückenbin dungen eine wichtige Rolle. ¹ Büro für Öffentlichkeitsarbeit, TU Wien

Wassermoleküle bilden komplexe Strukturen auf der Eisenoxidoberfläche.

Sogar für völlig unwissenschaftliche Be hauptungen müssen diese Bindungen im mer wieder herhalten – so sollen sie an geblich für Wassercluster verantwortlich sein, durch die sich im Wasser mysteriöse «Information» speichern lassen soll. Das ist physikalisch nicht möglich, weil die Was serstoff-Brückenbindungen sehr schwach sind, und in flüssigem Wasser innerhalb von Sekundenbruchteilen wieder zerstört werden.

An den Grenzen des Möglichen Doch wenn sich Wassermoleküle an Ober flächen anlagern, kann die Sache ganz an ders aussehen: Bei niedrigen Temperatu ren entstehen erstaunlich komplexe, stabile Strukturen. «Indirekte Hinweise auf eine solche Struk turbildung gab es bereits», sagt Ulrike Die

bold von der TU Wien. «Aber um die Struk tur des Wassers auf Eisenoxidoberflächen wirklich sichtbar zu machen, mussten wir die neuesten und besten Messmethoden noch weiter verbessern und ganz an die Grenzen des Möglichen gehen.» Bei niedrigen Temperaturen wird zunächst im Vakuum ein Strahl von Wassermolekü len auf die Oberfläche geblasen. Dann wird die Oberfläche vorsichtig erwärmt, bis zu einer Temperatur von ungefähr –30°C. Dabei werden die Wasserstrukturen nach und nach aufgebrochen. Die Wassermole küle verlassen einzeln die Oberfläche und werden an einem Detektor aufgefangen. «Wir können genau messen, wie viele Was sermoleküle bei welcher Temperatur die Oberfläche verlassen. Daraus kann man auf die Bindungsenergie schliessen – und das sagt uns, um welche Molekülstruktu ren es sich gehandelt hat», erklärt Parkins on. 9/2018

Bild: Fotolia

FOKUS

Der grösste Wasserspeicher in der europäischen Natur ist der Wald.

Gleichzeitig wurden mit Hilfe eines speziellen vibrationsgedämpf ten Hochleistungsmikroskops hochauflösende Bilder von der Ober fläche erstellt, auf denen man die Wasserstrukturen erkennen kann, und zusätzlich wurden aufwändige Computersimulationen entwi ckelt, um die geometrische Anordnung der Wassermoleküle auf Quantenebene zu erklären. «Wir haben somit drei Werkzeuge zur Verfügung, um die Wasserstrukturen zu untersuchen, und das ist auch nötig, um ein zuverlässiges Resultat zu erhalten», sagt Parkin son. «Alle drei Analysen stimmen bestens überein, daher können wir mit grosser Sicherheit sagen, dass wir die Strukturbildung von Wasser auf Eisenoxidoberflächen nun verstehen.» Wie sich zeigt, bilden sich mehrere Strukturen: Kaum ein Wasser molekül sitzt alleine auf der Oberfläche, man findet Paare und Dreiergruppen von Wassermolekülen, und zusätzlich treten kom plexere Strukturen aus sechs oder acht Molekülen auf, die sich wie elliptisch gekrümmte Brückenbögen über die Eisenoxidoberfläche spannen. «Unser Hauptziel war, die Analysemethoden so weiterzuentwickeln, dass solche Molekülstrukturen eindeutig nachweisbar werden – und das ist uns gelungen», sagt Diebold. «Die Methode, die wir hier für Eisenoxid eingesetzt haben, lässt sich genauso auch auf andere Materialien übertragen.»

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Kontakt Gareth Parkinson, PhD Institut für Angewandte Physik Technische Universität Wien Wiedner Hauptstrasse 8–10 A-1040 Wien +43 1 58801 13473 gareth.parkinson@tuwien.ac.at www.tuwien.ac.at

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FOKUS

Nitrat ist ein Hauptbestandteil von Düngemitteln. Hohe Nährstoffeinträge führen zur Überdüngung von Böden und Grundwasser. Für eine chemikalienlose Analyse vor Ort eignet sich eine ionenselektive Elektrode.

Potentiometrische All-Solid-State-Elektroden

Nitratbestimmung in Trinkwasserproben Neue Elektroden in All-Solid-State-Konfiguration ohne Flüssigkomponenten wurden für die potentiometrische Nitratbestimmung entwickelt und ihre Funktionsfähigkeit in Standard- und Umweltproben untersucht. Die ionenselektiven Elektroden eignen sich aufgrund ihres einfachen Aufbaus, einfacher Handhabbarkeit, ihrer mechanischen Stabilität und ihrer Robustheit für den dezentralen und präventiven Vor-Ort-Einsatz. Für die Analyse werden keine Chemikalien benötigt.

Johannes Schwarz, Kathrin Trommer, Michael Mertig, KSI Die Nitratbelastung in Grund- und Oberflächenwässern nimmt in vielen Regionen Europas zu. Hauptgrund ist die intensive Düngung in der Landwirtschaft. Nitrat ist ein Hauptbestandteil vieler Düngemittel und gelangt durch Auswaschung aus Böden auch in das Grundwasser. Die hohen Nährstoffeinträge, verursacht durch intensive Düngung, führen zu einer Stickstoffüberversorgung in vielen Böden und natürlichen Gewässern. Die Folge ist eine Eutrophierung mit vermehrtem Algenwachstum. Dadurch kommt es zu wesentlichen Beeinträchtigungen der Biodiversität und des ökologischen Gleichgewichts vieler natürlicher Gewässer. Erhöhte Nitratgehalte beeinträchtigen aber nicht nur die Qualität von Gewässern und Trinkwässern, sondern können auch zu gesundheitlichen Beein10

trächtigungen führen. Nitrat wird durch Abbau- und Zerfallsprozesse im menschlichen Körper zu toxischem Nitrit und kanzerogenen Nitrosaminen umgewandelt. Der Nitrat-Grenzwert beträgt nach der deutschen Trinkwasserverordnung und der Europäischen Union 50 mg/L. Von der EU wird ein zukünftiger Richtwert von 25 mg/L empfohlen. In der Schweiz liegt der Grenzwert für Nitrat mit 25 mg/L wesentlich niedriger. Die Nitratwerte in der Bundesrepublik Deutschland liegen vielfach über dem Grenzwert. Die EU hat deshalb die Bundesrepublik wegen zu hohen Nitratwerten in Grund- und Oberflächenwässern verklagt. Die Mitgliedstaaten haben Aktionsprogramme für gefährdete Gebiete aufgestellt. In der Bundesrepublik Deutschland wurden gesetzliche Massnahmen zur Nitratreduzierung ergriffen, wie zum Beispiel die Nitratrichtlinie und die Düngemittelverordnung mit dem Ziel, die

Prototyp einer nitratselektiven Elektrode in All-Solid-State-Konfiguration

Wasserqualität zu schützen und zu verbessern. Auch in der Schweiz gibt es Bemühungen den Nitratgehalt in belasteten Gebieten zu verringern. Durch Bildung einer sogenannten Nitratkommission zum Beispiel im Kanton Solothurn aus Vertretern der Politik, Landwirtschaft und Wasserversorgern werden langfristig Nitratreduzierungen durch vorbeugende Massnahmen angestrebt. Es besteht für einfach bedienbare und preisgünstige Analysatoren ein grosser 9/2018

FOKUS

Potentiometrisches Ansprechverhalten (a) und Kalibrierkurve (b) einer All-Solid-State nitrat selektiven Elektrode (NH 4NO3 -Standards: a. 1 mol/L, b.10 -1 mol/L, c. 10 -2 mol/L, d. 10 -3 mol/L, e. 10 -4 mol/L, f. 10 -5 mol/L; Trinkwasserproben: P1, P2, P3, P4, P5).

Probe

Nitratelektrode [mg/L] Ionenchromatographie [mg/L]

TW (1)-Sachsen

TW (2)-Sachsen

TW-Rheinland-Pfalz

TW-Nordrhein-Westfalen

Ermittelte Nitratgehalte in Trinkwasserproben (TW) mit verschiedenen Analysenmethoden

Bedarf und hohe Nachfrage. Potentiometrische Sensoren sind auf Grund ihres einfachen Aufbaus, ihres hohen Miniaturisierungsgrades und des geringen Mess aufwands ohne Einsatz von Chemikalien gut geeignet für mobile Untersuchungen und für präventive Analytik. Ionenselektive Elektroden auf Basis von Graphitpasten ohne Flüssigkomponenten in All-Solid-State-Konfiguration wurden für die potentiometrische Nitratbestimmung entwickelt und in Trinkwasserproben getestet. In der kleinen Abbildung ist eine Nitrat elektrode zu sehen. Die Elektroden zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau ohne Einsatz von Glas- und Flüssigteilen, eine einfache Bedienung und hohe mechanische Stabilität aus. Die Grafik zeigt eine potentiometrische Ansprechkurve, aufgenommen mit den neuen ionenselektiven Elektroden und die zugehörige Kalibrierkurve in verschiedenen Standard- und Realproben. Die Ansprechzeiten liegen im Durchschnitt < 30 s. In der Tabelle sind die mittels Direktpotentiometrie ermittelten Nitratgehalte mit den neuen ionenselektiven Elektroden und vergleichend mit den Resultaten der Io9/2018

nenchromatographie als Referenzmethode dargestellt. Es wurden Proben aus verschiedenen Regionen in Deutschland untersucht. Die Ergebnisse beider Analysenmethoden stimmen gut überein und bestätigen die Funktionsfähigkeit der Elektroden. Literaturhinweis Johannes Schwarz, Kathrin Trommer, Michael Mertig, «Nitrat – ein (nicht) gelöstes Problem? Potentiometrische Nitratbestimmung in Umweltproben mit All-Solid-State-Elektroden», GIT Labor-Fachzeitschrift 3/2018, 35–37.

Kontakt Dr. Johannes Schwarz Kurt-Schwabe-Institut für Messund Sensortechnik e. V. Meinsberg Kurt-Schwabe-Strasse 4 D-04736 Waldheim +49 343 27 608 107 johannes.schwarz@ksi-meinsberg.de www.ksi-meinsberg.de

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FOKUS

Spurenschadstoffe im Wasser

Welche Klärtechniken Fischen helfen Schadstoffe in Flüssen und Seen können selbst in kleinen Spuren eine Gefahr für Wasserorganismen darstellen. Diese Umweltproblematik ist im vergangenen Jahrzehnt stärker ins Bewusstsein der Öffentlichkeit gelangt. Zu den Spurenschadstoffen zählen Rückstände aus im täglichen Leben eingesetzten Chemikalien wie zum Beispiel aus Spültabs, Waschmitteln oder Duschgels ebenso wie aus Medikamenten, Kosmetika oder Pflanzenschutzmitteln. Die Stoffe gelangen über häusliche Abwässer in Kläranlagen, wo sie durch konventionelle Reinigungsmethoden vielfach nicht vollständig zurückgehalten oder abgebaut werden können. Über das gereinigte Abwasser werden sie deshalb in unsere Gewässer eingetragen.

Unter der Leitung von Rita Triebskorn hat eine Gruppe von Wissenschaftlern vom Institut für Evolution und Ökologie der Universität Tübingen untersucht, welche Auswirkungen verschiedene Klärtechnologien auf die Gesundheit von Fischen haben. Sie kommen zu dem Ergebnis, dass in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abwassers im Einzelfall entschieden werden sollte, mit welchen Reinigungstechniken Wasserorganismen nachhaltig geschützt werden können. In konventionellen Kläranlagen durchläuft das Abwasser aus privaten Haushalten und der Industrie mechanische, biologische und chemische Reinigungsstufen. Seit einigen Jahren werden zunehmend zusätzliche Reinigungstechnologien zum Beispiel auf der Basis von Aktivkohle oder Ozonierung als vierter Reinigungsstufe eingesetzt. «Im Rahmen einer Untersuchung am Bodensee konnten wir zeigen, dass sich durch eine zusätzliche Aktivkohlestufe Spurenstoffe effizient entnehmen lassen und dass sich die Gesundheit der Gewässerorganismen im Vorfluter dadurch deutlich verbesserte», sagt Rita Triebskorn. «Doch bisher gibt es leider immer noch relativ wenige Studien dazu, wie sich die Spurenstoffelimination langfristig auf Gewässerökosysteme auswirkt.» In ihre vergleichende Untersuchung bezogen die Forschenden drei konventionelle Kläranlagen ein, von denen eine, das Klär¹ Forschungsredakteurin an der Universität Tübingen

Bilder: Alexander Elsässer/Universität Tübingen

Janna Eberhardt ¹

An Regenbogenforellen lassen sich die Auswirkungen von Aktivkohlefilteranlagen auf das Gewässerökosystem bestimmen.

Ein Forschungsteam der Universität Tübingen untersucht, wie Abwasserreinigungsanlagen zum Schutz der Wasserlebewesen aufgerüstet werden sollten.

9/2018

Bilder: Rita Triebskorn

FOKUS

Versuchskäfig zur Haltung von Regenbogenforellen in den untersuchten Gewässern. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei der Probennahme aus dem Fischkäfig.

werk Langwiese auf der Gemarkung Ravensburg, im Studienverlauf zusätzlich mit einer Aktivkohlefilteranlage ausgerüstet wurde. Sie setzten jeweils ober- und unterhalb der Einleitungsstelle der Kläranlage Käfige mit Regenbogenforellen ins Wasser. «Gegenüber der Untersuchung von Wildfischen hat das den Vorteil, dass wir viele Eigenschaften der Fische, wie Alter, Ernährung und Entwicklungsstand, standardisieren können. So lassen sich etwaige Effekte auf die Gesundheit der Tiere klarer erkennen», sagt Sabrina Wilhelm aus dem Forschungsteam. Sie untersuchte mit etablierten Verfahren zum einen, ob die Zellkerne der Regenbogenforellen vermehrt gentoxische Veränderungen aufwiesen. Zum anderen wurde anhand bestimmter Leberwerte der Fische gemessen, ob sie verstärkt Entgiftungsprozesse zum Ab- und Umbau von Spurenstoffen einsetzen mussten.

Von Fall zu Fall entscheiden «Während wir bei einer der konventionellen Kläranlagen keine negativen Auswirkungen von Spurenschadstoffen auf die Gesundheit der Fische feststellen konnten, waren die kritischen Leberwerte bei den Regenbogenforellen unterhalb der zweiten konventionellen Anlage stark erhöht», fasst Sabrina Wilhelm die Ergebnisse zusammen. «Auch beim Klärwerk Langwiese haben wir vor der Aufrüstung solche negativen Effekte gemessen.» Hier habe die Ausstattung der Anlage mit dem zusätzlichen Aktivkohlefilter sowohl die fraglichen 9/2018

Leberwerte der Fische als auch gentoxi sche Effekte deutlich reduziert. «Die Investitionen in moderne Klärtechniken kommen dem Wasserökosystem vor allem dann zugute, wenn konventionelle Technologien die Schadstoffe nicht ausreichend entfernen», sagt Rita Triebskorn. «Je nach Zusammensetzung des Abwassers lassen sich jedoch negative Einflüsse auf Wasserlebewesen auch durch eine optimierte konventionelle Reinigung reduzieren.» Unter dem Strich lohne es, in gute Abwasserreinigung zu investieren, um unsere Umwelt nachhaltig zu schützen. Originalpublikation Sabrina Wilhelm, Stefanie Jacob, Michael Ziegler, Heinz-R. Köhler, Rita Triebskorn, «Which kind of wastewater treatment do we need to avoid genotoxicity and dioxin-like toxicity in effluent-exposed fish?», Environmental Sciences Europe (2018); DOI: 10.1186/s12302-018-0154-0

Kontakt Prof. Dr. Rita Triebskorn Institut für Evolution und Ökologie Universität Tübingen Geschwister-Scholl-Platz D-72074 Tübingen +49 7071 29 78892 rita.triebskorn@uni-tuebingen.de www.uni-tuebingen.de

FOKUS

Ortho- und para-Wassermoleküle

Wasser ist nicht gleich Wasser Wassermoleküle kommen in zwei verschiedenen Formen mit fast identischen physikalischen Eigenschaften vor. Erstmals ist es nun gelungen, die beiden Formen zu trennen und dabei zu zeigen, dass sie unterschiedliche chemische Reaktivitäten aufweisen können.

Stickstoff») kontrolliert zur Reaktion bringen. Dabei überträgt ein Diazenyliumion einen Wasserstoffkern auf ein Wassermolekül. Diese Reaktion ist auch aus der Chemie des Weltraums bekannt.

Bild: Uni Basel, Chemie

Chemisch gesehen ist Wasser ein Molekül, in dem ein einzelnes Sauerstoffatom mit zwei Wasserstoffatomen verknüpft ist. Weniger bekannt ist, dass Wasser auf molekularer Ebene in zwei unterschiedlichen Formen (Isomeren) existiert. Die Unterscheidung liegt in der Orientierung der Kernspins der beiden Wasserstoffatome. Je nachdem, ob die Spins der beiden Wasserstoffkerne im Molekül gleich oder entgegengesetzt ausgerichtet sind, spricht man von ortho- oder para-Wasser. Die Forschungsgruppe um Stefan Willitsch vom Departement Chemie der Universität Basel hat nun untersucht, wie sich die beiden Formen von Wasser in ihrer chemischen Reaktivität unterscheiden – ihrer Fähigkeit, eine chemische Reaktion einzugehen. Die beiden Isomere haben fast identische physikalische Eigenschaften, was ihre Trennung besonders schwierig macht. Weiter führte hier eine von Jochen Küpper vom Hamburger Center for Free-Electron Laser Science entwickelte Trennmethode, die auf elektrischen Feldern beruht. Ausgehend davon konnten die Basler Forschenden zusammen mit den Hamburger Kollegen die «vorsortierten» Wasserisomere mit ultrakalten Diazenyliumionen («protonierter

Vorsortierte ortho- und para-Wassermoleküle mit unterschiedlich orientierten Kernspins (blaue bzw. rote Pfeile) reagieren unterschiedlich schnell mit Diazenylium-Ionen (Mitte links).

Erhöhte Reaktivität Es zeigte sich, dass para-Wasser um rund 25 Prozent schneller reagiert als ortho- Wasser. Dieser Effekt konnte damit erklärt werden, dass der Kernspin auch die Drehbewegung der Wassermoleküle beeinflusst. Als Folge davon herrschen unterschiedlich starke Anziehungskräfte zwischen den Reaktionspartnern. Para-Wasser vermag seine Reaktionspartner stärker anzuziehen als die ortho-Form, was sich in einer erhöhten chemischen Reaktivität auswirkt. Computersimulationen bestätigten diese experimentellen Ergebnisse. Bei den Experimenten arbeiten die Forschenden mit Molekülen bei sehr tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (etwa –273 °C). Hier herrschen ideale Bedingungen, um Quantenzustände und damit den Energieinhalt einzelner Moleküle zu definieren und diese kontrol-

liert zur Reaktion zu bringen. Zum Versuchsaufbau erklärt Willitsch: «Je kontrollierter man die Zustände der beteiligten Partikel einer chemischen Reaktion definieren kann, um so präziser lassen sich auch die zugrunde liegenden Mechanismen und die Dynamik einer Reaktion untersuchen und verstehen». Originalpublikation Ardita Kilaj, Hong Gao, Daniel Rösch, Uxia Rivero, Jochen Küpper, Stefan Willitsch, «Observation of different reactivities of paraand ortho-water towards trapped diazenylium ions», Nature Communications (2018); DOI: 10.1038/s41467-018-04483-3

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Kontakt Prof. Dr. Stefan WillitschTäT ALI Departement QUChemie NZ PETE M O Universität Basel K + EIT Petersplatz 1 HERH C I S CH-4001 - Basel +41 61 207 38 30 stefan.willitsch@unibas.ch www.unibas.ch od Fo

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FOKUS

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CHEMIE

Möglichkeiten der Energiespeicherung

Neue Stickstoffverbindungen aus Bayreuth Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität Bayreuth hat erstmals chemische Verbindungen hergestellt, die Polymerketten enthalten, die nur aus Stickstoff aufgebaut sind. Derartige Nitride besitzen eine ungewöhnlich hohe Energiedichte und eröffnen damit ganz neue Perspektiven für künftige Technologien der Speicherung und Übertragung von Energie. Bei der Synthese der Stickstoffverbindungen kamen Technologien der Hochdruck- und Hochtemperaturforschung zum Einsatz, die an der Universität Bayreuth entwickelt worden sind.

Nitride bilden eine für die Forschung hochinteressante Klasse anorganischer Materialien, weil sie oft herausragende physikalische und chemische Eigenschaften besitzen. So zeichnen sich Übergangsmetallnitride in vielen Fällen durch eine ausserordentliche Härte, hohe Schmelzpunkte und eine ungewöhnliche Stabilität aus. Derartige Stickstoffverbindungen zu synthetisieren, ist allerdings sehr schwierig.

Reaktionsträge Stickstoffmoleküle Unter normalen Umgebungsbedingungen kommt Stickstoff hauptsächlich als zweiatomiges Gas N2 vor, das nur mit wenigen anderen Elementen chemische Verbindungen eingeht. Die grösste Hürde bei der Herstellung stickstoffreicher Verbindungen besteht darin, dass die zwei Stickstoffatome von N2 ¹ Stabsabteilung Presse, Universität Bayreuth

durch eine Dreifachbindung verknüpft sind, die unter aussergewöhnlich hohen Temperaturen aufgebrochen werden muss. Wie hoch, hängt im Einzelfall von der jeweiligen stickstoffhaltigen Verbindung ab, die synthetisiert werden soll.

Gezielte Synthese von Stickstoffverbindungen Die Bayreuther Wissenschaftler haben diese Hürde jetzt erstmals überwinden können. Mit Technologien der Hochdruckforschung haben sie eine Versuchsumgebung geschaffen, in der sich die Synthese stickstoffreicher Verbindungen gezielt steuern lässt. In einer mit Stickstoff gefüllten Diamantstempelzelle wurde pulverförmiges Eisen und in einer weiteren Versuchsreihe pulverförmiges Rhenium einem Druck von mehr als einer Million Atmosphären (mehr als 100 Gigapascal) ausgesetzt. Zugleich wurden diese Materialproben durch einen Laserheizer auf rund 1500 Grad Celsius erhitzt. Anhand von Röntgenbeugungsmustern

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Bilder: Maxim Bykov.

Christian Wissler ¹

Ausschnitt aus der Kristallstruktur von FeN 4 . Stickstoffatome sind blau, Eisenatome braun.

haben die Wissenschaftler beobachtet, wie unter diesen Bedingungen ungewöhnliche Verbindungen entstehen. Aus Eisenpulver und Stickstoff bildet sich in der Diamantstempelzelle das Eisennitrid FeN 4 . Es zeichnet sich durch Ketten von Stickstoffatomen aus, in denen sich Doppel- und Einfachbindungen zwischen Stickstoffatomen abwechseln. Aus Rhenium und Stickstoff entwickelt sich hingegen eine sehr ungewöhnliche Verbin-

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CHEMIE

Originalpublikationen M. Bykov et al., «Fe-N system at high pressure reveals a compound featuring polymeric nitrogen chains», Nature Com munications (2018); DOI: 10.1038/ s41467-018-05143-2 M. Bykov et al., «High-pressure synthesis of a nitrogen-rich inclusion compound ReN8 ·xN2 with conjugated polymeric nitrogen chains», Angewandte Chemie International Edition (2018); DOI: 10.1002/anie.201805152

Kontakt Dr. Maxim Bykov Bayerisches Geoinstitut (BGI) Universität Bayreuth Universitätsstrasse 30 / ZUV D-95447 Bayreuth +49 921 55 3736 maxim.bykov@uni-bayreuth.de www.uni-bayreuth.de

Kristallstruktur von ReN8 ·x N2 . Rheniumatome sind grau, Stickstoffatome der Rahmen struktur blau, Stickstoffmoleküle in den Kanälen rot.

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Diese Stickstoffverbindungen sind im Hinblick auf die künftige Energieforschung und Energietechnologie vor allem deshalb von grossem Interesse, weil sie eine ungewöhnlich hohe Energiedichte besitzen. So ist die Energiedichte von ReN8 ·xN2 um ein Vielfaches höher als die Energiedichte des Sprengstoffs TNT (Trinitrotoluol). «Die Forschungsergebnisse, die wir jetzt in enger internationaler Kooperation erzielt haben, könnten sehr bald schon zum Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Materialien werden, die einen entscheidenden Beitrag zur Energieversorgung der Zukunft leisten. Denn der Anteil erneuerbarer Energien wird sich nur signifikant steigern lassen, wenn es gelingt, hinreichend hohe und zugleich flexible Speicherkapazitäten zu schaffen», erklärt Leonid Dubrovinsky vom Bayerischen Geoinstitut der Universität Bayreuth, der an den neuen Studien massgeblich beteiligt war. Die Herausgeber von Nature Communications haben den Beitrag als Highlight der Anorganischen und Physikalischen Chemie ausgewiesen.

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Perspektiven für künftige Energietechnologien

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dung mit der Summenformel ReN8 ·xN2. Dieses Polynitrid besitzt nicht nur Polymerketten, die allein aus Stickstoff aufgebaut sind. Er enthält darüber hinaus Kanäle, in denen sich N2 -Moleküle einnisten, ohne dass es dabei zu starken Wechselwirkungen zwischen diesen «Gast-Molekülen» und der aus ReN 8 bestehenden Rahmenstruktur kommt. Die beiden Verbindungen FeN4 und ReN8 ·xN2 repräsentieren eine neue Klasse von Stickstoffverbindungen: Metall-Stickstoff-Gerüste.

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CHEMIE

Halbleiterstrukturen

Erstmals Moleküle elektrisch kontaktiert Elektrische Schaltkreise werden immer weiter verkleinert und um bestimmte Funktionen erweitert. Eine neue Methode erlaubt es nun, einfache Moleküle auf einem konventionellen Silicium-Chip in elektrischen Kontakt zu bringen.

Tausende Elemente herstellbar Forscher der Universität Basel und von IBM Research Zürich haben nun ein Verfahren entwickelt, bei dem sich ein elektrischer Kontakt zu einzelnen Moleküle herstellen lässt. Tausende von stabilen Metall-Molekül-Metall-Bauelementen lassen sich gleichzeitig herstellen, indem ein Film von Nanopartikeln auf die Moleküle deponiert wird. Die Eigenschaften der Moleküle werden dabei nicht

Bild: IBM Research, Zürich

Als Weiterentwicklung der Halbleitertechnologie versucht die molekulare Elektronik, Bauelemente für Schaltkreise aus einzelnen Molekülen anstatt aus Silicium herzustellen. Moleküle eignen sich wegen ihrer besonderen elektronischen Eigenschaften für Anwendungen, die sich mit herkömmlicher Siliciumtechnologie nicht realisieren lassen. Dafür nötig sind aber zuverlässige und kostengünstige Methoden, mit denen an den Enden eines Moleküls ein elektrischer Kontakt angelegt werden kann.

Winzig kleine Poren wurden mit Molekülen gefüllt sowie von unten über eine Platin- und von oben über eine Gold-Nanopartikel-Elektrode kontaktiert. Tausende von Poren sind auf einem Silicium-Chip mit Kontaktflächen zur elektrischen Charakterisierung integriert.

beeinträchtigt. Um diesen Ansatz zu zeigen, wurden Alkandithiol-Verbindungen aus Kohlen-, Wasserstoff und Schwefel eingesetzt. Die Forschenden verwendeten dabei eine Art Sandwichbauweise: In der Mitte befindet sich eine Schicht Moleküle, die von

oben und von unten von metallischen Elektroden kontaktiert wird. Die untere Elektrode besteht aus einer Schicht Platin, auf die eine elektrische Isolationsschicht aufgetragen wird. Hier hinein wurden nun winzige Poren geätzt, sodass ein beliebiges

In wenigen Schritten vom Idealreaktor zu einem realistischen chemischen Modell. Reale chemische Reaktoren sind selten perfekt gemischt oder ungemischt. Bei einer ersten Untersuchung der chemischen Kinetik eines Systems mag eine solche Idealisierung noch zulässig sein. Für realistische Studien, die eine zielgerichtete Optimierung des Reaktordesigns erlauben, sind jedoch raumabhängige Modelle unerlässlich. Die Software COMSOL Multiphysics® wird zur Simulation von Designs, Geräten und Prozessen in allen Ingenieurdisziplinen, der Fertigung und der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt. Erfahren Sie, wie Sie es auf die Modellierung chemischer Reaktionen anwenden können. Geschwindigkeitsfeld und Konzentration in einer Ionentauschersäule während einer Proteinadsorption.

comsol.blog/chemical-reactors 9/2018

CHEMIE

Muster von unterschiedlich grossen Kompartimenten entsteht, in dem ein elektrischer Kontakt zur Platin-Elektrode besteht.

Selbstorganisierende Schichten Anschliessend machten sich die Forscher die Fähigkeit von bestimmten Molekülen zunutze, sich eigenständig anzuordnen. Auf das Vertiefungsraster gaben sie eine Flüssigkeit mit AlkandithiolMolekülen, die sich selbst zu einem dichtgepackten Film organisieren. In diesem Film sind die einzelnen Teilchen regelmässig angeordnet und mit der unteren Platin-Elektrode elektrisch verbunden. Der elektrische Kontakt zur Molekülschicht wurde durch eine obere Elektrode aus Gold-Nanopartikeln hergestellt. Mit dem neuen Verfahren können die bisherigen Probleme bei elektrischer Kontaktierung von Molekülen – wie hohe Kontaktwiderstände oder Kurzschlüsse durch den Film – weitgehend gelöst werden. Die mit dieser Methode fabrizierten Bausteine sind unter Normalbedingungen einsetzbar und langzeitstabil. Die Methode lässt sich auf verschiedene molekulare Systeme übertragen und eröffnet neue Wege, molekulare Verbindungen in Festkörper zu integrieren. Anwendung finden könnte sie in neuartigen Geräten in der Sensortechnik und der Medizin. «Unser Ansatz wird dazu beitragen, die Entwicklung von chemisch konstruierten und regelbaren elektronischen und sensorischen Bauelementen zu beschleunigen», sagt Marcel Mayor vom Departement Chemie der Universität Basel. Das Projekt wurde massgeblich vom Nationalen Forschungsschwerpunkt «Molecular Systems Engineering» gefördert, an dem die Universität Basel und die ETH Zürich als Leading Houses beteiligt sind. Originalpublikation Gabriel Puebla-Hellmann, Koushik Venkatesan, Marcel Mayor, Emanuel Lörtscher, «Metallic nanoparticle contacts for high-yield, ambient-stable molecular-monolayer devices», Nature (2018); DOI: 10.1038/s41586-018-0275-z Kontakt Prof. Dr. Marcel Mayor Departement Chemie Universität Basel Petersplatz 1 CH-4001 Basel +41 61 207 10 06 marcel.mayor@unibas.ch www.unibas.ch

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BIOWISSENSCHAFTEN

Fleischfressende Pflanzen mit Schnappfalle

Wie das aquatische Wasserrad zuschnappt Die an Land lebende Venusfalle und das aquatische Wasserrad sind die einzigen fleischfressenden Pflanzen mit Schnappfallen. Sie sind für die Bionik besonders interessant. Biologen und Bauingenieure analysieren die schnelle Bewegung, mit der die fleischfressende Pflanze ihre Beute fängt. Das Verständnis des Mechanismus findet beispielsweise Eingang in die Entwicklung von Fassadenverschattungen.

Bild: Plant Biomechanics Group

Blitzschnell biegt sich die Mittelrippe des zur Schnappfalle umgebildeten Laubblatts minimal nach unten durch, die Fallenhälften klappen zu, und der Wasserfloh kann nicht mehr entrinnen – wie dieser Schnappmechanismus, mit dem das fleischfressende Wasserrad (Aldrovanda vesiculosa) seine Beute einfängt, im Detail abläuft, hat ein Team um Anna Westermeier, Simon Poppinga und Thomas Speck von der Plant Biomechanics Group am Botanischen Garten der Universität Freiburg erstmals aufgezeigt. Die Studie entstand im Sonderforschungsbereich «Biological Design and Integrative Structures: Analysis, Simulation and Implementation in Architecture». Neben den Freiburger Biologinnen und Biologen waren Expertinnen und Experten des Instituts für Baustatik und Baudynamik (IBB) der Universität Stuttgart sowie des Instituts für

Ein Guter Tipp

Das Wasserrad trägt seinen Namen aufgrund der Blätter, die wie Speichen an einem Rad abstehen.

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Botanik der Tschechischen Akademie der Wissenschaften beteiligt.

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Die an Land lebende Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) und das weit weniger bekannte aquatische Wasserrad sind die einzigen fleischfressenden Pflanzen mit Schnappfallen. Während zur Venusfliegenfalle schon seit Langem intensive Forschung stattfindet, sind die zehnmal

schnelleren Unterwasserschnappfallen des Wasserrads bislang noch wenig untersucht. Das Team um die Freiburger Biologen hat deren Bewegungsprinzip nun mittels Experimenten und Computersimulationen entschlüsselt. Die Forscherinnen und Forscher fanden heraus, dass das Wasserrad seine nur drei Millimeter kleine Falle zuschnappen lässt, indem es den Innendruck in den Zellen des Blattes aktiv verändert, was die Durchbiegung der Mittelrippe zur Folge hat, und zudem ein 9/2018

BIOWISSENSCHAFTEN

innere Vorspannung freisetzt, was wahrscheinlich einen Beschleunigungseffekt zur Folge hat. Die Venusfliegenfalle dagegen zeigt einen hydraulischen Mechanismus, um die Krümmung ihrer Fallenhälften zu verändern und somit schnell zuzuschnappen. Obwohl beide Pflanzen viele Gemeinsamkeiten teilen, unterscheidet sich die Mechanik der Fallen deutlich. Mit diesem Befund lassen sich möglicherweise nicht nur die Entstehung von Schnappfallen aus evolutionärer Sicht besser verstehen, sondern auch die Anpassung an die verschiedenen Lebensräume – auf der Erde bei der Venusfliegenfalle, unter Wasser beim Wasserrad. Eine bionische Umsetzung der Wasserrad-Fallenbewegung hat das Team ebenfalls im Rahmen des Sonderforschungs-

bereichs schon Anfang 2018 publiziert – zusammen mit weiteren Kollegen vom IBB und vom Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart sowie von den Deutschen Instituten für Textil- und Faser forschung (DITF). Die Fassadenverschattung Flectofold zeigt die gleiche Öffnungs- und Schliessbewegung wie sein biologisches Vorbild, das Wasserrad, und lässt sich auch an komplexe Gebäudehüllen anbringen. Erstpublikation im Online-Magazin der Universität Freiburg über die bionische Fassadenverschattung Flectofold. Originalpublikationen A. S. Westermeier et al., «How the carnivorous waterwheel plant (Aldrovanda vesicu-

losa) snaps», Proceedings of the Royal Society B, Biological Sciences (2018); DOI: 10.1098/rspb.2018.0012 A. Körner et al., «Flectofold – a biomimetic compliant shading device for complex free form facades», Smart Materials and Structures (2018); DOI: 10.1088/1361-665X/ aa9 c2f Kontakt Prof. Dr. Thomas Speck Plant Biomechanics Group Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Botanischer Garten Schänzlestrasse 1 D-79104 Freiburg +49 761 203 2875 thomas.speck@biologie.uni-freiburg.de www.biologie.uni-freiburg.de

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LABOR

Es lebe der gesunde Menschenverstand!

Statistical Literacy im Zeitalter des IoT Big Data, Machine Learning, Deep Learning, AI (Artificial Intelligence), BI (Business Intelligence), Data Science, Predictive Analytics, IoT (Internet of Things), Industrie / Labor 4.0 ... – die Vielzahl der Schlagwörter macht deutlich, wie stark die Möglichkeiten der automatisierten Datenerfassung das aktuelle Denken prägen. Gibt es auch Grenzen?

Stefanie Feiler ¹, Philippe Solot ²

Temperatur im Zeitverlauf - Kontroll-Karte (Individualwerte), kon Temperatur im Zeitverlauf 68

Schritt 1: Datenaufbereitung Je grösser die Datenmengen, umso mehr Fehlerquellen gibt es. Einiges kann bei Benutzereingaben durch Eingabemasken beziehungsweise bei automatisierter Datenerfassung durch korrektes Abgreifen der Daten vermieden werden. Dennoch gibt es Umstellungen: Wurden bisher Spuren als « < 0,05» erfasst, nun aber genau gemessen? Hier muss eine bewusste Entscheidung getroffen werden. Oder zeigt der Sensor auf einmal über einen längeren Zeitraum hinweg einen konstanten Wert? Hier erkennt der menschliche Sachverstand, dass ein Ausfall vorliegt; bei einer automatisierten Datenanalyse muss der Algorithmus darauf ausgerichtet sein, den Fehler erkennen zu können, siehe Abbildung.

Schritt 2: Visualisierung Gerade das zweite Beispiel zeigt, dass das menschliche Gehirn manche Aufgaben ¹ Senior Consultant, Aicos Technologies AG ² Geschäftsführer, Aicos Technologies AG

67 66 Punkte

65 Temperatur

Neben den Möglichkeiten zur Datenerfassung haben auch diejenigen der Datenanalyse deutlich zugenommen. Mit modernen Tools können auch rechnerisch sehr komplexe Analysen schnell und einfach ausgeführt werden. Leider bedeutet das nicht unbedingt auch bessere Ergebnisse. Daher ist eine gewisse «Statistical Literacy», das heisst die Kompetenz, Daten sinnvoll beurteilen zu können, unabdingbar. Dies gilt für jeden einzelnen Schritt einer Datenanalyse.

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Messung

Messung eines Temperaturverlaufs (Grafik: EasyStat). Das menschliche Auge erkennt Strukturbrüche leicht. Am Ende sind 60.288966 die Messungen auf einmal konstant (Fehler beim TemperaturLCL: sensor?). Spezifiz. Zudem Mittelwert scheint die Temperatur 63.6 mit der Zeit zugenommen zu haben: Es sind Anstie66.911034 sowie evtl. ab der 20. Messung sichtbar. ge zwischen der 80. UCL: und 100. Messung

spielend erledigen kann, für die innerhalb einer Software viel Programmierungsaufwand betrieben werden müsste. Hieraus ergeben sich zwei Konsequenzen. Einerseits ist es effizienter, Software, selbst wenn es sich um AI (künstliche Intelligenz) handelt, mit gewissen, schon bekannten Regeln zu «füttern» statt abzuwarten, bis das System diese von sich aus entdeckt. Im Beispiel wären die üblichen Warnregeln für Kontrollkarten angebracht. Zum anderen betont es die Wichtigkeit von Datenvisualisierungen. Einfache, aber übersichtlich zusammengestellte Grafiken der wichtigsten Messgrössen (Dashboarding) erlauben einen schnellen Überblick. Dies wird auch immer mehr für Labor- und Prozessdaten angeboten. a Gerade im Vergleich mit früheren Ergebnissen werden Strukturänderungen und atypisches Verhalten schnell erkannt. Besonders hilfreich ist es, wenn Grafiken interaktiv sind, sodass beispielsweise zu einem interessanten Punkt in einem Streu-

diagramm die betreffende Messung bei den jeweiligen Zeitverläufen identifiziert werden kann.

Schritt 3: Data Mining Auch wenn die modernen Methoden des Data Mining sehr fortgeschritten sind, sind die beiden vorhergehenden Schritte unverzichtbar. Erst danach können Algorithmen des maschinellen Lernens sinnvoll eingesetzt werden. Hierbei unterscheidet man zwischen «überwachtem» und «unüberwachtem» Lernen. Im ersten Fall gibt man auch die zugehörigen Qualitätsmerkmale vor und ermittelt, wie diese mit den Ausgangsbedingungen zusammenhängen. Die wichtigsten Vertreter sind neuronale Netze und Entscheidungsbäume. Beim «unüberwachten» Lernen sucht der Algorithmus anhand von Ähnlichkeiten nach Mustern in den Daten. Hierzu gehören Clustermethoden, die Hauptkomponentenanalyse (PCA) und verwandte Methoden, oder auch 9/2018

LABOR

Wenn-dann-Regeln. Hierdurch erhaltene Gruppierungen zeigen ähnliche Verhaltensmuster und können gegebenenfalls zu neuen Ideen betreffend den zugrundeliegenden Mechanismen führen.

Technische Aspekte

es bisher noch keine Standards gibt, wie die Schnittstellen zwischen Messgeräten und anderer Software aussehen sollen.b Daher müssen Daten aus diversen Quellen zunächst einmal in dasselbe System eingelesen werden. Dieser «Schritt 0» kann zusammen mit der eigentlichen Datenaufbereitung sehr viel zeitaufwändiger als die darauf aufbauende Analyse werden.

In einem technischen Umfeld ist es besonders wichtig, Methoden anzuwenden, die inhaltlich interpretiert werden können. Neuronale Netze sind eine Black-Box-MeWeniger ist mehr thode: Sie erlauben keine Rückschlüsse auf das genaue Zusammenspiel der Ein- Selbst wenn ein systematisches Data Miflussfaktoren. Daher sind hier die intuitiv ning sehr interessante Zusammenhänge verständlichen Entscheidungsbäume und ans Licht zu bringen vermag, sollten daher die darauf basierenden Ensemble-Varian- die einfacheren Methoden nicht vernachten (Random Forests oder Boosting) von lässigt werden. Eine gute Visualisierung mit eher grundlegenden ein- bis zweidiVorteil, siehe zweite Abbildung. Was bei den grossen Visionen zur Automa- mensionalen Grafiken kann direkt zu wichRIoft depending onwird, oxides (and tigen perhaps typeführen. of glass) tisierung vernachlässigt ist, dass Einsichten Hingegen liefern

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-1.353 n=68

Ca < 13.27 ?

Si >= 72.39 ?

-0.5721 n=70

Si >= 71.8 ?

1.185 n=16

10.85 n=6

Si >= 72.23 ?

3.7 n=5

1.897 n=16

K >= 0.1 ?

3.902 n=18

6.127 n=6

CART-Entscheidungsbaum (Regressionsbaum, mit der Statistik-Software R erzeugt) für die Abhängigkeit des (reskalierten) Brechungsindizes bei Glassplittern vom Gehalt an verschiedenen Oxiden und ggf. vom Glastyp. Eine Verzweigung nach links bedeutet jeweils die Antwort «ja» für die Entscheidungsfrage, nach rechts «nein». Die Endknoten sind nach dem zugehörigen Brechungsindex eingefärbt, von klein (rot) nach gross (blau). n ist die Zahl der Beobachtungen, die in den jeweiligen Endknoten fällt.

auch fortgeschrittene Methoden ohne eine saubere Zusammenstellung und Aufbereitung der relevanten Daten keine zuverlässigen Ergebnisse. Auch bei «4.0» ist es (noch) nicht so, dass selbstlernende Algorithmen eine Anlage oder ein Labor durchgehend eigenständig steuern. Dies würde vermutlich auch zu unkontrollierbaren Risiken führen. Die «kleinen» Beiträge der selbständigen Kommunikation innerhalb des «Internet of Things», wie automatische Nachbestellungen oder Erkennen von Wartungsbedarf und Verschleiss, sind aber nicht zu unterschätzen. Zudem erlaubt eine gute Prozesskenntnis schon jetzt, Trends direkt entgegenzusteuern: Steigt der Anteil eines bestimmten Nebenprodukts (NIR-Messungen), können die Temperatur und der Gehalt an Ausgangsmaterial automatisch gesenkt werden. Bei allem sollte nie der gesunde Menschenverstand ausgeschaltet werden. Alle Ergebnisse müssen aus fachlicher Sicht Sinn ergeben. Bei der Wahl der Methodik sollte daher darauf geachtet werden, eher einfach verständliche und intuitive Methoden zu verwenden als zu komplexe Analysen, und im Zweifelsfall eher Experten hinzuzuziehen als blind Black-Box-Ergebnissen zu vertrauen. Literaturhinweise a Dietmar Schneider, «Messtechnik-Cloud at the Edge im Pocketformat», ChemieXtra 2018/06, S. 32 b «Wenn der Lösungsmittelschrank nachbestellt», ChemieXtra 2018/06, S. 28.

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LABOR

Andere Anwendung, andere Einstellungen

Vakuum? – Das wird geregelt! Vacuu-Select – der interaktiv bedienbare Controller für alle Vakuumprozesse im Labor – bietet dem Nutzer ein Bedienkonzept, das sich eng an den gängigen Anwendungen und Arbeitsabläufen im Labor orientiert. Dank neuer Funktionen lassen sich Vakuumprozesse deutlich einfacher, korrekt und reproduzierbar durchführen. Die Eingaben erfolgen wie beim Smartphone bequem über ein modernes Touch-Display. Kombiniert mit allen gängigen Vakuumpumpen macht es ihn zu einem echten Allround-Talent, das zu jeder Anwendung im Labor passt.

Der Touchscreen des Vacuu-Select ist aus robustem Glas gefertigt und die Sensorik dahinter so abgestimmt, dass sie sich mit Laborhandschuhen bedienen lässt.

Bilder: Vacuubrand

Die Prozessschritte und Einstellungen zur Vakuumregelung können je nach Anwendung sehr unterschiedlich sein. Vacuu-Select bietet für alle gängigen Anwendungen fertige Vakuumabläufe, die im Handumdrehen gestartet oder auch angepasst werden können. Mit dem integrierten Anwendungseditor lassen sich zusätzlich auch individuelle Prozesse einfach per drag and drop zusammenstellen. Für die Laborroutine ein wunderbares Tool, da Einstellungen nicht jedes Mal von Grund auf neu eingegeben, sondern immer wieder abgerufen werden können. Häufig verwendete Vakuumabläufe können im Favoritenmenü übersichtlich und schnell zugänglich gesammelt werden. Im Labor kommen Vakuumpumpen oft mit aggressiven Chemikalien in Kontakt. Der durchgängige Einsatz von chemiebeständigen Materialen gewährleistet, dass auch bei rauer Arbeitsumgebung keine Schäden am Gerät entstehen. Der Touchscreen ist aus robustem Glas gefertigt und die Sensorik dahinter so abgestimmt, dass sie sich mit Laborhandschuhen bedienen lässt. Vacuu-Select ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich und passt zu jeder Laborsituation: – Als Kompakt-Controller enthält er alle notwendigen Anschlüsse für den sofortigen Einsatz an vorhandenen Vakuumquellen. – Die Pumpstandversionen sind integrierte Komplettlösungen aus Controller, Sensor und einer der vielfach bewährten Vacuubrand Chemiemembranpumpen. – In Kombination mit einer drehzahlgeregelten Vario-Pumpe kommen die Vorteile des neuen Controllers am besten zur Geltung. Punktgenaues Vakuum führt zu kürzesten Prozesszeiten. Ver-

Die Bedieneinheit des Vacuu-Selects lässt sich vielseitig verwenden und bietet so alle Möglichkeiten für praktisches und ergonomisches Arbeiten.

dampfungsprozesse laufen auf Knopfdruck vollautomatisch ab, ohne manuelles Nachregeln. Zudem läuft die Pumpe nur so schnell wie nötig. Das führt zu geringeren Geräuschemissionen, reduziertem Energieverbrauch und verlängerten Wartungsintervallen. Vacuu-Select funktioniert nicht nur in Kombination mit Membranpumpen, sondern mit allen Vakuumquellen im Labor. Für Anwendungen wie Gefriertrocknung oder Schlenk-Lines, die ein tieferes Vakuum als 1 mbar benötigen, stehen Paketlösungen für die Regelung im Feinvakuumbereich zur Verfügung. Ob in der Hand, auf dem Tisch oder eingebaut in die Labormöbel, die Bedieneinheit

Vacuu-Select ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich und passt zu jeder Laborsituation.

lässt sich vielseitig verwenden und bietet so alle Möglichkeiten für praktisches und ergonomisches Arbeiten. Der neue Controller von Vacuubrand ist vorbereitet für die Integration in moderne Labornetzwerke und Datenmanagementsysteme und bietet alle Möglichkeiten, um bestens für die Zukunft aufgestellt zu sein. Mit der komfortablen Bedienung und seinen innovativen Funktionen hilft er wertvolle Zeit im Laboralltag zu sparen. Kontakt Vacuubrand GmbH + Co. KG Alfred-Zippe-Strasse 4 D-97877 Wertheim +49 9342 808 5550 info@vacuubrand.com www.vacuubrand.com

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LABOR

Neue bioaktive Naturstoffderivate

Naturstoffe – Baupläne für Pharmazeutika

Andreas S. Klein 1 «Wer denkt sich eigentlich Pharmazeutika aus?» Diese oder ähnliche Fragen wurden sicher schon an viele Wissenschaftler der Wirkstoffforschung herangetragen. Für viele Pharmazeutika ist die Antwort verblüffend einfach: Sie sind ein Geschenk der Natur. Naturstoffe, wie sie in allen lebenden Organismen vorkommen, sind oftmals die Vorbilder unserer heutigen Therapeutika und spiegeln die Kreativität von Millionen Jahren der Evolution wieder. Dennoch können viele Naturstoffe nicht direkt in die medizinale Anwendung eingebracht werden – oftmals fehlt ihnen eine spezifische Wirksamkeit, sie werden zu schnell verstoffwechselt oder zeigen ungewollte Nebenwirkungen. Für eine Verbesserung der Naturstoffe ist daher die Produktion von Derivaten obligatorisch und zählt zu den Herausforderungen der Naturstoffforschung.

Methodenportfolio der Naturstoffproduktion Lange Zeit galt die Totalsynthese von Naturstoffen als universelles Werkzeug der Generierung von Wirkstoffderivaten. Unter den Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf am Forschungszentrum Jülich

Gesichtspunkten einer nachhaltigen und bioökonomisch vertretbaren Produktion treten allerdings immer mehr biochemische Methoden wie die Bio-, Semi-, und Mutasynthese in den Fokus der Forschung, siehe Abbildung. Wohingegen die Biosynthese lediglich die natürliche Verbindung bereitstellt, können die anderen Methoden durch ihre Synergie zwischen Biologie und Chemie für die Diversifizierung von Naturstoffen eingesetzt werden. Die Semisynthese stellt dabei eine chemische Modifikation im Anschluss der Biosynthese dar; die Methoden der Precursor-directed Biosynthese und der Mutasynthese basieren auf der Supplementierung und dem Einbau von chemisch synthetisierten Analoga von Biosyntheseintermediaten. Letztere Konzepte waren das Ziel der Forschergruppen um Jörg Pietruszka und Karl-Erich Jaeger.

Sichere Biosynthese von Prodigiosin Ausgangspunkt für das Forschungsprojekt war zunächst die Biosynthese eines bioaktiven Naturstoffs. Die Wahl hierfür fiel auf das leuchtend rote Tripyrrolpigment Prodigiosin, das neben seiner charakteristischen Farbe auch bekannt für seine antibiotische Wirkung gegen pathogene Mikroorganismen ist sowie unter anderem Antitumoraktivität besitzt.

Bilder: Uni Düsseldor f

Naturstoffe bilden das Rückgrat der heutigen pharmazeutischen Industrie. Aber auch in Zukunft werden sie die Grundlage vieler neuer Wirkstoffe bilden, sodass die Entwicklung neuer Gewinnungsmethoden unerlässlich ist. Wissenschaftler der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und des Forschungszentrum Jülich GmbH konnten zeigen, dass durch die Brücke zwischen Chemie und Biologie die Produktion einer Vielzahl von Naturstoffderivaten möglich ist.

Methoden zur Produktion von Naturstoffen und deren Analoga. A) Biosynthese, B) Semisynthese, C) Precursor-directed Biosynthese und D) Mutasynthese. Die Abbildung wurde modifiziert nach Kirschning et al. [A – Grundbaustein; B–D – Intermediate; E – Naturstoff(derivat); a–d – Enzymatische Umsetzung; # – Chemische Synthese; * – Derivat]

Der bekannteste natürliche Produzent von Prodigiosin ist jedoch das opportunistisch pathogene Bakterium Serratia marcescens. Im sogenannten pig-Gencluster, das die Prodigiosin-Biosynthesegene pigA bis pigN enthält, trägt es die genetische

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Prozesse bei der Biosynthese und Mutasynthese von Prodigininen: A) Kultivierung mit Poly urethanschäumen als Adsorber und optionaler Zugabe von Mutasynthonen, B) Adsorption von Prodigininen durch Polyurethanschäume; C) Isolierte Adsorberwürfel; D) extrahiertes Prodiginin.

Information zur enzymatischen Bildung des Monopyrrols MAP (2-Methyl-3-amylpyrrol) und des Dipyrrols MBC (4-Methoxy-2,2’-bipyrrol-5-carbaldehyd), die zum Tripyrrol Prodigiosin kondensiert werden. Für eine sichere biosynthetische Produktion des Naturstoffs musste für das pig-Gencluster allerdings ein neuer Wirt gesucht werden. In Toxizitätsstudien mit biotechnologisch relevanten Mikroorganismen stellte sich schnell heraus, dass nur ein Bakterium hohen Konzentrationen des antibiotisch wirkenden Naturstoffs gewachsen war – Pseudomonas putida KT2440.

Durch molekulargenetische Methoden gelang den Forschern des Instituts für Molekulare Enzymtechnologie (IMET) um Karl- Erich Jaeger nicht nur der Einbau des 21 Kilobasen grossen Genclusters für Prodigiosin in das Genom von P. putida KT2440, sondern auch die Produktion des Naturstoffs mittels zelleigener Proteinbiosynthese-Maschinerie. Der GRAS-Status (generally recognized as safe) des neuen Wirts erfüllt zusätzlich die Forderung nach einer sicheren Biosynthese und ermöglichte die Gewinnung von Prodigiosin mit substantiellen Produktionstitern um 100 mg/l mit einem minimierten Risiko im Laboralltag.

Nach der erfolgreichen bakteriellen Herstellung des Naturstoffs standen die Wissenschaftler jedoch vor einer neuen Herausforderung: Wie kann das Zielmolekül von den Bestandteilen des Kulturmediums abgetrennt und die Reinheit für die Untersuchungen der Bioaktivität erlangt werden? Die elegante Lösung lag in der Verwendung von kostengünstigen Polyurethanschäumen, die als in situ Adsorber im Fermentationsprozess eingesetzt wurden und anschliessend durch Sieben abgetrennt werden konnten, siehe Abbildung. Den letzten Schritt bildete eine Extraktion mit chromatographischen Aufarbeitung und lieferte den Naturstoff in hoher Reinheit.

Diversifizierung durch Mutasynthese Der neu erstellte Produktionsstamm bildete die Grundlage für den Forschungsschwerpunkt der Diversifizierung von Prodigiosin. Die Wissenschaftler aus dem Institut für Bioorganische Chemie (IBOC) um Jörg Pietruszka testeten zunächst eine generelle Akzeptanz von artifiziellen Analoga der Biosyntheseintermediaten in einer Precursor-directed Biosynthese. In ersten Versuchen stellte sich heraus, dass Analoga des Monopyrrolbausteins MAP nach Zugabe in das Kulturmedium in der Biosynthese eingebaut wurden und die Herstellung von Naturstoffderivaten grund-

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LABOR

D) Mutasynthesestrategie für die Produktion von Prodigiosinderivaten. B) Akzeptanz von ausgewählten Mutasynthonen.

sätzlich möglich ist. Dennoch bildete diese Methodik keine zufriedenstellende Lösung für das gesetzte Ziel, da zwangsläufig eine aufwändige Trennung des natürlichen Bausteins und der Naturstoffanaloga nötig ist. Daher wurde für die Herstellung von Naturstoffderivaten die Methodik der Mutasynthese eingesetzt, die ebenfalls auf der Supplementierung von Analoga, den sogenannten Mutasynthone, basiert. Die Biosynthese ist hierbei in einem bestimmten Schritt unterbrochen, sodass die Produktion des Naturstoffs nur durch den Einbau des Mutasynthons komplettiert werden kann. Die Produkte solcher defizienten Stämme sind lediglich die gewünschten Naturstoffanaloga; Grundvoraussetzung für den Erfolg ist jedoch die Akzeptanz der Analoga und aller nachfolgenden Biosyntheseintermediate durch die Enzyme der Folgeschritte. Gemeinsam konnten die Wissenschaftler aus dem IMET und dem IBOC anschlies send die erfolgreiche Durchführung einer Mutasynthese zeigen. Für die Produktion von Prodigiosinderivaten wurde das Gen des ersten Enzyms der Biosynthese des Monopyrrols MAP (pigD) deletiert, siehe letzte Abbildung. Der Knockout-Stamm konnte dieses Intermediat nicht mehr herstellen, dennoch behielt er die Fähigkeit zur Produktion des Dipyrrols MBC. Durch Supplementierung von chemisch synthetisiertem MAP konnte die Produktion von Prodigiosin komplementiert werden. In einem anschliessenden Screening mit insgesamt 25 MAP Analoga konnten zunächst in analytischen Ansätzen das Substratspektrum des Kondensationsenzyms PigC charakterisiert werden, das die Akzeptanz in der Mutasynthese bestimmt. Neben 9/2018

Prodigiosin wurde über die Mutasynthese der Zugang zu 19 Naturstoffderivaten ermöglicht, deren Spektrum sich von monound dialkylierten Pyrrolen über zyklischen Alkylpyrrolen bis hin zu Alkenfunktionalitäten erstreckte. Letztere Naturstoffe öffneten dabei die Möglichkeit einer weiteren chemischen Modifikation über eine nachfolgende Semisynthese. Abschliessende präparative Ansätze in 500 Milliliter Kulturmedium in Kombination mit der Extraktion durch Polyurethanschaum demonstrierten die bioökonomische Produktion von Naturstoffanaloge, die in Untersuchungen bezüglich ihrer antibiotischen Wirkung und der Modulation der Autophagie eingesetzt wurden. Zum hier beschriebene Forschungsansatz siehe auch https://www.biosc.de/ CombiCom. Originalpublikation Andreas Sebastian Klein, Hannah Ursula Clara Brass, David Paul Klebl, Thomas Classen, Anita Loeschcke, Thomas Drepper, Sonja Sievers, Karl-Erich Jaeger, Jörg Pietruszka, «Preparation of cyclic prodig inines by mutasynthesis in Pseudomonas putida KT2440», ChemBioChem (2018); DOI: 10.1002/cbic.201800154

Kontakt Prof. Dr. Jörg Pietruszka Institut für Bioorganische Chemie Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf am Forschungszentrum Jülich D-52426 Jülich +49 2461-614158 j.pietruszka@fz-juelich.de www.iboc.uni-duesseldorf.de

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MEDIZIN

Silvestrol, ein Wirkstoff aus Mahagonipflanzen

Hoffnung auf Heilung von Hepatitis E

Silvestrol wird von rund 400 verschiedenen Arten von Mahagonipflanzen gebildet und lässt sich aus deren Blättern extrahieren. In der Vergangenheit wurde Silvestrol schon als möglicher Wirkstoff gegen bestimmte Tumore und gegen Ebola beschrieben, ist aber bisher nicht im klinischen Einsatz. Beim Screening möglicher Wirkstoffe gegen Hepatitis E untersuchten die Forschenden – zunächst noch am Twincore, Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung in Hannover, dann an der Ruhruniversität Bochum (RUB) – die Wirkung von Silvestrol auf das Virus. «Wir haben dazu zuerst sogenannte Reporterviren in Zellkulturen mit Silvestrol behandelt und festgestellt, dass sie sich weniger stark vermehrten als ohne die Behandlung», erklärt Daniel Todt.

RNA verrät die Menge neuer Viren Im nächsten Schritt nutzten die Forschenden Stammzellen, die sie zu Leberzellen ausdifferenziert hatten. Sie infizierten sie mit

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Bild Fotolia

Gegen Hepatitis E gibt es bisher keine spezifische Therapie: Rund 70 000 Menschen sterben weltweit jährlich daran. Ein internationales Forscherteam hat nun in dem natürlich vorkommenden Stoff Silvestrol einen möglichen Wirkstoff gegen das Virus gefunden. Sowohl in Zellkultur als auch im Mausmodell hemmte die Substanz die Vermehrung der Erreger.

Das Hepatitis-E-Virus (HEV) ist der Hauptverursacher akuter Virus-Leberentzündungen.

Hepatitis-E-Viren – sowohl solchen, die sie zuvor im Labor produziert hatten, als auch solchen, die aus Patienten stammten und aufgereinigt worden waren. Die Forschenden beobachteten den Infektionsverlauf mit und ohne Silvestrol mehrere Tage lang. «Mit Hilfe von spezifischen, gegen das Virus gerichteten Antikörpern konnten wir messen, wie häufig sich die Viren in den infizierten Zellen repliziert hatten», erklärt Todt. Ergebnis: Nach der Behandlung mit Silvestrol sanken die Vermehrungsrate und die

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Zahl der infizierten Zellen nahm stark ab. «Die Wirkung von Silvestrol war stärker als die von Ribavirin, dem bisher einzigen Wirkstoff, der gegen Hepatitis E eingesetzt wird», erklärt der Forscher. Das zeigte sich bei Infektionen mit allen bekannten vier genetisch unterschiedlichen Typen des Virus, die Menschen krank machen können. Um zu untersuchen, ob der Wirkstoff die Virusvermehrung auch in lebenden Organismen hemmt, testeten sie seine Wirkung bei Mäusen, denen menschliche Leberzel-

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len eingepflanzt und mit Hepatitis E infiziert wurden. Auch bei ihnen führte die Behandlung mit Silvestrol dazu, dass sich die Viren weniger häufig replizierten. Schädliche Nebenwirkungen blieben in geringer Dosierung aus.

Erste Adresse für die Erforschung von Hepatitis E Diese Ergebnisse wecken die Hoffnung, dass Silvestrol ein wirksames Mittel gegen Hepatitis E sein könnte. «Das klinische Potenzial muss in weiteren Studien ausgelotet werden», so Eike Steinmann. «Unsere Untersuchungen legen dafür den Grundstein.» Die Bochumer Forschenden sind die ersten, die ein umfassendes Testsystem für Wirkstoffe gegen das Hepatitis-E-Virus von der Zellkultur über Stammzellen bis hin zum Tiermodell aufgebaut haben.

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Hepatitis E als Hauptverursacher Das Hepatitis-E-Virus (HEV) ist der Hauptverursacher akuter Virus-Leberentzündungen. Nach dem ersten dokumentierten epidemischen Ausbruch 1955 bis 1956 vergingen mehr als 50 Jahre, bis Forschende sich intensiv des Themas annahmen. Akute Infektionen heilen bei Patienten mit intaktem Immunsystem normalerweise von selbst aus. Bei Patienten mit reduziertem oder unterdrücktem Immunsystem, wie Organtransplantatempfängern oder HIV-infizierten Patienten, kann HEV chronisch werden. Auch für schwangere Frauen ist HEV besonders bedrohlich. Ribavirin ist der einzige bisher im Einsatz befindliche Wirkstoff, der aber nicht in allen Fällen wirkt.

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Originalpublikation Daniel Todt, Nora Moeller et al., «The natural compound silvestrol inhibits hepatitis E virus (HEV) replication in vitro and in vivo», Antiviral Research (2018); DOI: 10.1016/j.antiviral.2018.07.010 Kontakt Dr. Daniel Todt Abteilung für Medizinische und Molekulare Virologie Medizinische Fakultät Ruhr-Universität Bochum Universitätsstr. 150 D-44801 Bochum +49 234 32 26465 daniel.todt@rub.de www.rub.de

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ERNÄHRUNG

Antibakterielle Wirkung

Silbernanopartikel in Echtzeit beobachten Die Partikel wirken antipakteriell und entzündungshemmend. Medizin und Nahrungsmittelindustrie nutzen sie. Aber über die Wirkweise und den Abbau ist bislang wenig bekannt. Das Team der Forschungsgruppe für Elektrochemie und Nanoskalige Materialien der Ruhr-Universität Bochum zeigte, dass sich die Nanopartikel unter bestimmten Bedingungen in schwerlösliches Silberchlorid umwandeln.

Julia Weiler ¹

wenige Chloridionen in der Lösung vorhanden waren. «Dadurch wird die Lebensdauer der Nanopartikel extrem verlängert und ihr Abbau unerwartet drastisch verlangsamt», resümiert Tschulik. «Das ist gleichermassen für Gewässer wie für Lebewesen wichtig, weil sich das Schwermetall Silber durch diesen Mechanismus lokal anreichern könnte, was für viele Organismen toxisch sein kann.»

Chemiker der Ruhr-Universität Bochum haben eine neue Methode entwickelt, um in Echtzeit die chemischen Reaktionen von einzelnen Silbernanopartikeln zu beobachten. Die Partikel werden in der Medizin, in Nahrungsmitteln und Sportartikeln genutzt, weil sie antibakteriell und entzündungshemmend wirken. Wie sie in ökologischen und biologischen Systemen reagieren und abgebaut werden, ist bislang aber kaum verstanden. Bild: Kramer/RUB

Weiterentwicklung geplant

Messung in natürlicher Umgebung Selbst unter wohldefinierten Laborbedingungen haben aktuelle Forschungsarbeiten unterschiedliche, teils widersprüchliche Ergebnisse zur Reaktion von Silbernanopartikeln erbracht. «In jeder Nanopartikelcharge variieren die individuellen Eigenschaften der Partikel wie Grös se und Form», sagt Kristina Tschulik, Mitglied im Exzellenzcluster Ruhr Explores Solvation. «Mit bisherigen Verfahren wurde meist eine Myriade von Partikeln gleichzeitig untersucht, sodass Auswirkungen dieser Variationen nicht erfasst werden konnten. Oder die Messungen fanden im Hochvakuum statt, nicht unter natürlichen Bedingungen in wässriger Lösung.» Das Team um Tschulik entwickelte eine Methode, mit der sich einzelne Silberpartikel in natürlicher Umgebung untersuchen lassen. Dafür braucht es eine Kombination aus elektrochemischen und spektroskopischen Methoden. Mit der optischen und ¹ Wissenschaftskommunikation an der Ruhr-Universität Bochum (RUB)

Kevin Wonner analysiert einzelne Nanopartikel unter dem Mikroskop.

hyperspektralen Dunkelfeldmikroskopie konnte die Gruppe einzelne Nanopartikel als farbige Bildpunkte sichtbar machen. Anhand der Farbänderung der Punkte, genauer gesagt anhand ihrer spektralen Information, konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Echtzeit verfolgen, was in einem elektrochemischen Experiment passiert.

Abbau der Partikel verlangsamt Mit dem Versuch stellte das Team die Oxidation von Silber in Anwesenheit von Chloridionen nach, wie sie häufig in ökologischen und biologischen Systemen erfolgt. «Bislang ging man meist davon aus, dass sich die Silberpartikel in Form von Silberionen auflösen», beschreibt Tschulik. Im Experiment bildete sich jedoch schwerlösliches Silberchlorid – selbst wenn nur

Ihre Technik zur Analyse einzelner Nanopartikel will die Bochumer Gruppe nun weiterentwickeln, um die Alterungsmechanismen solcher Partikel besser zu verstehen. So wollen die Forschenden künftig weitere Informationen zur Biokompatibilität der Silberteilchen und zur Lebensdauer und Alterung von katalytisch aktiven Nanopartikeln erlangen. Originalpublikation Kevin Wonner et al., «Simultaneous optoand spectro-electrochemistry: reactions of individual nanoparticles uncovered by dark-field microscopy», g. Am. Chem. Soc. (2018); DOI: 10.1021/jacs.8b02367

Kontakt Prof. Dr. Kristina Tschulik Lehrstuhl für Analytische Chemie II Fakultät für Chemie und Biochemie Ruhr-Universität Bochum (RUB) Universitätsstrasse 150 D-44801 Bochum +49 234 32 29 433 nanoec@rub.de www.rub.de

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NEWS

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

n Das National Water Re search Institute (NWRI) ver leiht Eawag-Direktorin Janet Hering den NWRI Clarke-Preis 2018 für herausragende Leis tungen in der Wasserforschung und -technologie und ehrt da mit ihren Beitrag zu sicherem Trinkwasser. Die Preisübergabe erfolgt am 26. Oktober 2018 anlässlich der 25. alljährlichen Clarke-Preisverleihungszere monie des NWRI in Orange County, Kalifornien. www.eawag.ch n Ein interdisziplinäres Team um Gernot Jäger hat ein nachhaltiges Produktionsver fahren für Anilin entwickelt, das in Dämmplatten aus Schaumstoff zum Einsatz kommt. Dafür wurde Coves tro wie auch weitere 99 Un ternehmen mit einem der von der deutschen Regierung und Wirtschaft ausgeschrie

benen Innovationspreise aus gezeichnet. Im vergangenen Jahr war Covestro mit Bio-Ani lin bereits von der deutschen Ausgabe des Wissenschafts magazins «Technology Re view» zu einem der 50 inno vativsten Unternehmen des Jahres gekürt worden. www.covestro.com n Als wesentlichen Prozess schritt in chemischen Produkti onsverfahren beinhalten die Trennverfahren ein grosses Ressourceneffizienzpotenzial. Aufgrund des beträchtlichen Rohstoff- und Energieauf wands sind sie von hoher wirt schaftlicher Bedeutung für Un ternehmen. Das VDI Zentrum Ressourceneffizienz hat für Trennverfahren in der chemi schen Industrie zwei neue Ar beitsmittel entwickelt, die vor allem kleinen und mittleren Unternehmen der Branche da

bei helfen können, Ressourcen effizienter einzusetzen und Kosten einzusparen. www.ressource-deutschland.de n Per Röntgenlaser haben For scher Wasser in 75 Femtose kunden von Zimmertempera tur auf 100 000 Grad Celsius aufgeheizt. Der Experiment aufbau, der als schnellster Wasserkocher der Welt gelten kann, erzeugte einen exoti schen Zustand des Wassers, von dem sich die Wissen schaftler neue Einblicke in die besonderen Eigenschaften der wichtigsten Flüssigkeit der Erde erhoffen. www.desy.de n Bei der Lonza in Visp rollt eine grosse Rekrutierungswel le an, da das Unternehmen über 1000 neue Mitarbeiten de sucht. Damit soll unter an derem die Pensionierungswel

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le der über 600 Angestellten kompensiert werden, die in den nächsten fünf Jahren das Unternehmen verlassen. Das Chemie- und Pharmaunter nehmen Lonza investiert am Standort Visp eine Milliarde Franken in einen neuen Pro duktionskomplex für die Phar maindustrie. www.lonza.com n Neue Studie: Chinas ProKopf-Kupferbestand hat sich seit 1990 verachtfacht. Die boomende Wirtschaft Chinas spiegelt sich auch im steigen den Bedarf nach wichtigen Rohstoffen. Die Auswirkungen dieser Entwicklung auf den chinesischen Kupfermarkt be rechnet ein neues Modell, das von einem deutsch-chinesi schen Forscherteam unter Lei tung des Fraunhofer ISI entwi ckelt wurde. www.isi.fraunhofer.de

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Kemira weitet Partnerschaft mit Bilfinger aus Kemira, ein globales Chemie unternehmen mit Lösungen für wasserintensive Industrien, wei tet seine langjährige Zusam menarbeit mit Bilfinger auf Schweden aus. Nachdem Bil finger bereits seit dem Jahr 2001 verschiedene Dienstleis tungen für Kemira im öster reichischen Krems erbringt, ist der Industriedienstleister seit dem 1. Juni 2018 nun auch ex klusiv für Instandhaltungs- und Projektdienstleistungen inklusi ve Engineering am Kemi ra-Standort Helsingborg in Süd schweden zuständig. «Die Ausweitung der langjähri gen Zusammenarbeit mit ei nem internationalen Kunden wie Kemira unterstreicht unse re starke Marktposition», sagt Gerald Pilotto, Executive Presi dent der Bilfinger Division Maintenance, Modifications & Operations (MMO) Kontinen taleuropa. «Als führender In dustriedienstleister sorgen wir seit Jahrzehnten dafür, dass

sich unsere Kunden auf ihr Kerngeschäft konzentrieren können und wir dabei ihre In standhaltungskosten optimie ren und zugleich die Produkti vität ihrer Anlagen erhöhen.» Das Leistungsportfolio in Krems umfasst die Bereiche Engineer ing und Instandhal tung mit Fokus sowohl auf Me chanik als auch Elektro- und Automatisierungstechnik. Wei terhin führt Bilfinger Projekte rund um die Errichtung und Modifikation von Anlagen durch und ist für das Material management verantwortlich. Einen ähnlichen Leistungsum fang wie in Krems erbringt Bil finger nun auch in Helsing borg, dem grössten Standort von Kemira. Hier beschäftigt das Unternehmen rund 300 Mitarbeitende und produziert Chemikalien zur Wasserbe handlung sowie Bleichmittel. Quelle: Medienmitteilung Kemira

Wissenschaftspreis für Frauen in der Chemie Mit dem neuen «Dr. Margaret Faul Award for Women in Che mistry» zeichnen der Georg Thieme Verlag und das Me thodenwerk «Science of Syn thesis» nächstes Jahr zum ers ten Mal eine Nachwuchs chemikerin aus. Das Preisgeld von 5000 Euro soll die Preis trägerin, deren unabhängige Karriere noch am Anfang ste hen soll, auf ihrem weiteren beruflichen Weg unterstützen. Stifterin und Namensgeberin des Preises ist Margaret Faul, Mitherausgeberin von «Scien ce of Synthesis». Nominierun gen werden ab sofort entge gengenommen. Den Award sollen Forscherin nen erhalten, die in den ersten 15 Jahren ihrer unabhängigen Karriere einen bedeutenden Beitrag zur Synthesechemie geleistet haben. Das For schungsgebiet kann dabei ne ben der organischen Chemie auch die metallorganische Chemie, die medizinische und

biologische Chemie, das Mole küldesign oder die Materialche mie umfassen. Chemiker und Chemikerinnen in Forschung und Industrie weltweit sind ab sofort dazu eingeladen, ihre Kolleginnen für den Award vor zuschlagen. Die Preisträgerin wird an schliessend von einer Fachjury ausgewählt, der Faul persön lich vorstehen wird. «Das ist der erste grosse Preis für Frauen, die in der organi schen Synthesechemie tätig sind. Ich freue mich darauf Forscherinnen auszuzeichnen, die mit innovativen Ideen und zukunftsorientierten Ansätzen neue und nachhaltige Techno logien und Prozesse voran bringen», erklärt Faul, welche an der Harvard Universität in organischer Synthesechemie promoviert hat.

Quelle: Medienmitteilung Thieme

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Big Data – ein grosser Bogen: Medizin, Material, Analytik

Heilung, Werkstoffdesign, Vorteil im Prozess Von Big Data verspricht man sich viel. Zum Beispiel könnte die Verknüpfung vieler Patientendaten letztlich zu personalisierter Medizin führen, zur patientenindividuellen Dosierung oder gar zum patientenindividuellen Arzneistoff. Aber auch in der Produktion hilft Big Data. Die Branchenmesse Ilmac Lausanne am 3./4. Oktober 2018 schlägt einen grossen Bogen.

Die personalisierte Medizin will die Frage beantworten: Welcher Wirkstoff passt zum Genotyp eines erkrankten Patienten? Trotz punktueller Erfolge lässt sich diese Frage allerdings im Allgemeinen heute noch nicht beantworten. Womöglich muss man sie sogar erweitern und ausser genetischen Daten auch Untersuchungen über die Lebensumstände des Patienten hinzunehmen: Sogenannte Wearables, die der Patient am Körper trägt, können sein Schlaf-, Ess- und Freizeitverhalten aufzeichnen, spezielle Sensoren seinen Blutdruck oder seinen Blutzucker kontinuierlich messen. Daraus erhält man grosse Datensätze, doch wie gewinnt man daraus therapierelevante Informationen?

Ähnliche Ansätze finden sich zum Beispiel in den Werkstoffwissenschaften. Hier gibt es Bestrebungen, alle vorhandenen Daten bekannter Materialien zusammenzuführen, um Eigenschaften von neuen Materialien vorherzusagen. Auf dem Weg zum perfekten Werkstoff könnte dann auf so manches Experiment verzichtet werden. Ganz oben auf der Forschungsagenda stehen dabei Polymere und Metalle beziehungsweise Legierungen. Doch wie findet man man Korrelationen und insbesondere Kausalzusammenhänge zwischen Datenstrukturen und den eigentlich interessierenden Eigenschaften neuer Materialien? Darauf steht eine umfassende Antwort noch aus, doch die Richtung lässt sich angeben. «Wenn man viele Daten hat, verwendet man inzwischen fast ausschliesslich tiefe neuronale Netze», erklärt Stefan Glüge vom Institut für Angewandte Simulation (IAS) der Zürcher Hochschule für 9/2018

Bilder: Mettler-Toledo

Muster in grossen Datensätzen erkennen

Dichte, Brechungsindex, pH-Wert, Wägeergebnisse, Proben-Barcodes und vieles mehr – diese Menge von Laborwerten bedarf einer ausgeklügelten Software, um die entscheidenden Informationen herauszufiltern und zusammenzustellen.

ILMAC LAUSANNE

Die Strategie dahinter wird oft unter dem Schlagwort «predictive maintenance» zusammengefasst – dazu ein Beispiel, noch keine generelle Routine, aber auch keine reine Zukunftsmusik:

Bilder: Hamilton Bonaduz

Hunderttausende Daten für zeitgenaue Rekalibrierung

Bild: Bürker t

Hier profitiert der Anwender von automatisierten Standardkalibrierungen und -konfigurationen im Labor in Kombination mit Kalibrierungen und Validierungen in der Prozessumgebung – und alle Informationen (z. B. Leitfähigkeit, Temperatur, pH-Wert) sind über den Computer, ein Tablet oder das Smartphone einsehbar.

Nur einen Messwert ausgeben, das war gestern – hier werden Massendurchflussregler «smart», finden Anwendung in der Metall-, Glas- und auch in der Lebensmittelindustrie und produzieren eine Vielzahl von Daten, die sich zum Beispiel für «predictive maintenance» nutzen lassen.

Angewandte Wissenschaften ZHAW, Bereich Life Sciences und Facility Management. «Wir nutzen diese ‹deep neural networks› zum Beispiel in der Gesichtserkennung.» Daneben kommt am IAS auch klassisches Machine Learning zum Einsatz, etwa bei der Simulation und bei Prognosen der Entwicklung von Aneurismen im Hirn.

Zahlreiche Sensoren, grosse Datenmengen – eine Chance Ob nun unter Verwendung von Big-Data-Verfahren ein neuer, womöglich patientenindividueller Wirkstoff entwickelt wird oder ein innovativer Werkstoff mit ungeahnten Eigenschaften – stets wird man ihn in industriellen Prozessen herstellen müssen. Hier könnte die Mustererkennung in 34

grossen Datenmengen noch viel schneller zu sehr handfester Unterstützung der betreffenden Produktion beitragen. Sensoren sind in der modernen Prozess analytik in grosser Zahl vorhanden. Verfahren der Schwingungsspektroskopie (Raman, NIR, MIR) haben jüngst einen Schub durch biologische Herstellungsverfahren erhalten. Denn gerade bei heterogenen Ausgangsmaterialien und mehreren Zwischenstufen bis zum Produkt bedarf es einer ausgeklügelten Sensorik. Dabei spielt nicht zuletzt die Fluoreszenzspektroskopie eine immer grössere Rolle, da mit ihrer Hilfe Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen erfasst und auch gut bildlich dargestellt werden können. Zu den neueren Verfahren zählt etwa die Terahertz-Spektroskopie. Anwendung findet sie zum Beispiel in der Überwachung von Compoundierprozessen in der Kunststofftechnik. Viele Sensoren liefern in der heutigen Prozessanalytik einen Messwert, wie von ihnen erwartet wird. Doch sie produzieren daneben noch viel mehr Daten. Diese könnten bei konsequenter Auswertung frühzeitig anzeigen, ob ein Prozess noch stabil läuft oder einen Eingriff erfordert.

Beispielsweise liefert eine pH-Messstelle die Information, wann sie neu zu kalibrieren ist. Dann kann der Prozessmanager entscheiden «Batch noch durchproduzieren» oder eben «sofort kalibrieren, damit der nächste Batch ohne Unterbrechung durchproduziert werden kann». Bisher hat man das mit viel Erfahrung oder Pi mal Daumen abgeschätzt. Die moderne, Cloud-basierte Lösung beruht auf der Auswertung von hunderttausenden von Daten und führt zur Rekalibrierung exakt zum richtigen Zeitpunkt, nicht zu spät, aber auch nicht sicherheitshalber stets eher etwas zu früh. Am IAS hat man mit Partnern aus dem Detailhandel ein Predictive-Maintenance- System zur Erkennung von Unregelmässigkeiten in der Kühlkette designt. «Dazu übertragen und interpretieren wir unter Verwendung eigens entwickelter Sensoren die Temperaturverläufe in Kühlgeräten», erläutert Sven Hirsch, Professor und Leiter für Biomedizinische Simulation am IAS. «Darüber hinaus haben wir für grosse, teure Industrie-Gasturbinen ein Modell zur Vorhersage der Emissionen toxischer Gase entwickelt», fügt Krzysztof Kryszczuk hinzu. «Ausserdem konnten wir dank eines neuartigen Systems zur Vorhersage von Schadenswahrscheinlichkeiten die Kluft zwischen der klassischen vorausschauenden Regelung und der auf Machine Learning basierenden vorausschauenden Wartung und Instanthaltung überwinden.» All dies senkt in der Summe spürbar die Kosten.

Ilmac Lausanne 2018 Dauer Mittwoch, 3. und Donnerstag, 4. Oktober 2018 Öffnungszeiten 9.00 bis 17.00 Uhr Ort Expo Beaulieu Lausanne, Halle 7 Veranstalter MCH Messe Schweiz (Basel) AG E-Mail info@ilmac.ch Internet www.ilmac.ch/lausanne

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ILMAC LAUSANNE

Nouveau moteur de recherche ScienceSearch à l’Ilmac

«Lunette de visée» Ilmac pour la chasse aux infos

Les visiteurs astucieux du salon Ilmac consulteront désormais le nouveau portail de recherche du célèbre salon international spécialisé: https://www.ilmac.ch/frCH/sciencesearch.aspx. Comme cela, on pourra en effet rassembler les informations pertinentes de manière ultra-rapide et bien ciblée. La recherche sur des thèmes spécifiques via les moteurs de recherche usuels demande souvent beaucoup de temps. Or, ceux qui préparent la visite d’un salon ou sont impliqués dans leur quotidien professionnel ont besoin de rapidité et d’efficacité. Là aussi s’applique la règle: qui tire avec un fusil à grenaille dans la forêt a moins de succès et y investit plus de temps que son collègue qui s’est muni, en addition, d’une lunette de visée. Voilà pourquoi l’Ilmac met à disposition sur son site web le moteur de recherche précis ScienceSearch. ScienceSearch est la «lunette de visée» pour l’Ilmac: qui s’intéresse par exemple au «Niveau de remplissage» ou à «La technologie des capteurs» entre le terme et voit apparaître des entreprises et leurs informations correspondantes ainsi que des infos supplémentaires utiles – par ex. brevets, articles approfondis ou indications bibliographiques. Après l’entrée de «Capteurs de niveau de remplissage», le moteur de recherche fournit une sélection méticuleuse d’informations et d’entreprises exposantes concernant exactement ce terme. Une recherche professionnelle

Photo: Fotolia

Il n’y a jamais eu autant d’informations disponibles sur Internet qu’aujourd’hui. La chasse aux bonnes informations n’en devient cependant pas plus facile.

Les bonnes informations pour préparer une visite du salon Ilmac sont fournies par le nouveau moteur de recherche ScienceSearch. Si vous êtes intéressé, allez sur le site https:// www.ilmac.ch/fr-CH/sciencesearch.aspx.

peut en outre couvrir les produits chimiques, les numéros CAS et bien plus encore. Cela permet, en peu de temps, de planifier au mieux une visite efficiente du salon Ilmac. Par ailleurs, le futur visiteur du salon aura préalablement acquis de précieuses connaissances scientifiques et un important savoir-faire spécifique. Par consé quence, les discussions à l’Ilmac seront naturellement encore plus productives.

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Procéder dès à présent à un premier test sous: https://www.ilmac.ch/fr-CH/sciencesearch.aspx.

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La convergence des technologies

Contributions aux laboratoires du futur La technologie des laboratoires miniaturisés en Suisse maintiendra notre compétitivité mondiale dans le domaine de la chimie, la pharmacie et de la biotechnologie.

La Suisse occupe une position enviée lors de comparaisons internationales en ma tière de compétitivité, d’innovation de bre vets, de lauréats du prix Nobel par tête d’habitant, pour la grande densité d’insti tuts de recherche et d’entreprises actives dans les sciences de la vie, la chimie et la santé. La suisse possède plusieurs atouts dont le plus robuste est certainement sa capacité à faire converger les technologies dans le domaine des technologies de l’informa tion, de la micro-nanotechnologie, des technologies médicales, biotechnolo giques, pharmaceutiques et chimiques. Ce qui différentie la suisse est sa capacité à adapter et à développer des technolo gies, piliers du savoir-faire helvétique, qui n’étaient pas destinées aux sciences de la vie ou la chimie. La convergence des technologies à savoir biomatériaux, nanotechnologie, micro flui dique, technologie de l’information, digita lisation, d’imagerie et de l’intelligence arti ficielle sera un axe fort pour les prochaines décennies. Cette convergence «bio-mednano-info» a déjà trouvé en suisse au sein de sociétés innovantes start-up, PME et multinationales, un terrain fertile généra teur de produits et services à très haute valeur ajoutée.

La microfluidique et la biologie moléculaire Le laboratoire du futur est avant tout des innovations technologiques en robotique. Les robots feront le travail mais le person nel de laboratoire scientifique analysera les résultats et créera des protocoles avant tout en s’appuyant sur l’intelligence artificielle. Mais pour les prochaines décennies, l’avè nement des laboratoires sur puce dé 36

Photo: Fotolia

C laude Joris, BioAlps

Disque pour test rapide pour allergie et immunologie à partir d’une goutte de sang.

veloppés en suisse va changer la façon dont nous faisons des diagnostics, les me sures et les analyses.1 Les laboratoires sur puce reposent sur deux technologies de base : la microflui dique et la biologie moléculaire dont la recherche s’est focalisée sur le diagnostic humain et l’analyse d’ADN et beaucoup moins sur la synthèse chimique. One Drop Diagnostic SA à Neuchâtel et Abionic SA à Lausanne commercialisent de véritables laboratoires miniatures ca pables d’intégrer sur une seule puce des milliers d’opérations biochimiques avec une seule goutte de sang prélevée sur le patient et d’obtenir un diagnostic précis des maladies potentielles. Ces laboratoires sur puce permettent de réaliser en sciences de la vie un séquen çage des génomes plusieurs milliers de fois plus rapidement qu’auparavant, s’avèrent efficace pour l’identification de biomarqueurs de maladies, la détection ultra rapide de bactéries et de virus et la séparation moléculaire.

Des mesures, du diagnostic et de l’analyse En proteomique, ces laboratoires peuvent réaliser des mesures de protéines en quel ques minutes comparées à des heures pour des systèmes de mesure conven tionnels. Ce qui conduit à des réductions de couts importants, de faire de la pa rallélisation, diminuer le risque d’erreurs humaines, réduire le volume d’échantillon nécessaire à l’analyse et de rendre acces sible à un très grand nombre de patients à travers le monde. Dans l’industrie chimique, les laboratoires sur puce peuvent servir de réacteurs chi miques parallélisables pour le traitement de composants explosifs et dangereux en limi tant le risque par le volume utilisé. La réali sation d’un chauffage ou un refroidissement à l’échelle microscopique permet une plus grande efficacité de réactions chimiques. Des chercheurs de l’EPFL 2 ont mis au point un implant humain capable d’analy ser en direct les substances présentes 9/2018

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Photo: shutterstock

Für flammenlose Druckentlastung und kompakte Explosionsentkopplung.

Composant microfluidique pour tests et diagnostics au chevet du patient.

Les Hautes Ecoles de Suisse La Suisse compte huit Hautes Écoles Spé cialisées5 (HES) pilotées conjointement par la Confédération et les cantons. Ces HES participent de manière proactive au développement de technologies de minia turisation, de diagnostic, d’analyses des tinées aux laboratoires du futur. Ces tech nologies sont dorées déjà transférables à l’industrie et en particulier celles des HESSO (Suisse Occidentale).6 Grâce à des personnes visionnaires, la Su isse est devenue un laboratoire mondial pour la médecine du futur et l’une des plus dynamiques dans le domaine de l’innovati on, de la recherche scientifique et du trans fert du savoir académique vers l’industrie. Nous nous trouvons à un tournant de l’his toire de la médecine, et vivons une révo lution. Il n’est dès lors pas surprenant que 9/2018

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nos politiciens, les payeurs, l’industrie pharmaceutique, biotechnologique, chi mique et les patients nous observent et attendent de notre part des solutions aux problèmes de la santé. Le but est de faire en sorte que la méde cine réponde aux besoins d’une popula tion vieillissante, qu’elle soit finançable et capable de répondre aux grands maux qui nous menacent. Informations complémentaires 1 www.elveflow.com 2 www.actu.epfl.ch/news/un-mini-labora toire-biomedical-sous-la-peau-du-pat/ 3 www.nano-tera.ch 4 www.csem.ch/Solutions/ByIndustry 5 www.hes-so.ch/fr/hautes-ecoles-specia lisees-suisse-168.html 6 www.republic-of-innovation.ch/category/ business-opportunities/ Contact Claude Joris, Secretary General BioAlps Association c/o OPI - Ch. du Pré-Fleuri 3 CH-1228 Plan-les Ouates / GE +41 22 304 40 49 contact@bioalps.org www.bioalps.org

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dans notre corps. Un module radio trans met les résultats au médecin via le réseau cellulaire. Cette prouesse de miniaturisa tion permet un meilleur suivi des patients sous chimiothérapie. Le projet a réuni électroniciens, informaticiens, médecins et biologistes de l’EPFL, de l’Instituto di Ricer ca di Bellinzona, de l’EMPA et de l’ETHZ. Il s’inscrit dans le cadre du programme du Centre National de Compétence en Re cherche de la confédération suisse (NCCR) le Nano-Tera3, dont le but est pré cisément de favoriser la recherche interdis ciplinaire dans les domaines de l’environ nement et de la santé et un transfert de technologie d’ici à 4 ans. Dans ce domaine, le CSEM4 (Centre Suisse d’électronique et de microtechnique) basé à Neuchâtel et des filiales à Alpnach, Landquart, Muttenz, Zurich; CSEM Brasil (Brésil) est un précurseur et un acteur de ces technologies qui vont s’imposer en sciences de la vie, l’industrie chimie, ali mentaire et de la santé.

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La soie d’araignée

Pour des vaccins d’un nouveau genre

Les vaccins qui stimulent le système immunitaire pour détruire les cellules tumorales sont de plus en plus utilisés dans la recherche sur la lutte contre le cancer. Le succès n’est cependant pas toujours au rendez-vous. Afin d’agir plus efficacement sur le système immunitaire – et en particulier sur les lymphocytes T, des cellules spécialisées dans la détection des cellules cancéreuses – des chercheurs des universités de Genève (UNIGE) et Fribourg (UNIFR), avec leurs collègues allemands des universités de Munich et de Bayreuth et de la startup AMSilk, ont pioché dans les merveilles de la nature pour créer des microcapsules en soie d’araignée capables de livrer le vaccin directement au cœur des cellules immunitaires. Un procédé qui pourrait également être appliqué à des vaccins préventifs visant à protéger contre des maladies infectieuses, un pas impor tant vers des vaccins stables, faciles d’utilisation et résistants aux conditions de

conservation les plus extrêmes. Cette invention est à découvrir dans la revue Biomaterials. Notre système immunitaire se base essentiellement sur deux types de cellules, les lymphocytes B – qui produisent les anticorps nous permettant de nous défendre contre de nombreuses infections – et les lymphocytes T. Dans le cas du cancer et de certaines maladies infectieuses comme la tuberculose, ce sont précisément les lymphocytes T qu’il s’agit de stimuler. Leur mécanisme d’activation est cependant plus complexe que celui des lymphocytes B: pour déclencher une réponse, il faut utiliser un peptide, un petit bout de pro téine qui, s’il est injecté tout seul, est rapidement dégradé par le corps avant même d’atteindre sa cible. «Or, pour développer des médicaments immunothérapeutiques efficaces contre le cancer, il est indispensable de générer une réponse importante des lymphocytes T», indique la

Photo: Laboratoire Bourquin / UNIGE

En incorporant un vaccin dans une microparticule de soie d’araignée, des chercheurs suisses et allemands découvrent une technique inédite pour mieux lutter contre le cancer et certaines maladies infectieuses.

Cellules immunitaires ayant ingéré des nanoparticules de soie d’araignée – en vert. Les endosomes – la partie de la cellule dans laquelle les nanoparticules relâchent le vaccin – apparaissent en bleu.

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professeure Carole Bourquin, spécialiste des immunothérapies antitumorales aux facultés de médecine et des sciences de l’UNIGE, qui a dirigé ces travaux. «Les vaccins dont nous disposons actuellement n’ont qu’une action limitée sur les lymphocytes T ; il est donc indispensable de développer d’autres procédés de vaccination pour contourner ce problème.»

Une capsule pratiquement indestructible Pour ce faire, les scientifiques ont utilisé de la soie d’araignée d’épeire diadème, une araignée de jardin très commune en Europe. Ce matériau très léger, résistant, et non-toxique est en outre synthétisable artificiellement. «Nous avons recréé en laboratoire cette soie si particulière pour y insérer un peptide aux propriétés vaccinales», explique Thomas Scheibel de l’Université de Bayreuth, spécialiste mondial de la soie d’araignée, qui a participé à cette étude. «Ensuite, les chaînes de protéines ainsi formées sont enroulées sur elles-mêmes afin de former des microparticules injectables.» Les microparticules de soie forment une sorte de capsule de transport capable non seulement de protéger le peptide vaccinal afin qu’il ne soit pas dégradé par l’organisme, mais aussi d’acheminer son précieux chargement à bon port, au cœur même des cellules des ganglions lymphatiques, augmentant ainsi considérablement la réponse immunitaire des lymphocytes T. «Notre étude a apporté la preuve de la validité de notre technique», révèle Carole Bourquin. «Nous démontrons ainsi l’efficacité d’une nouvelle technique de vaccination extrêmement stable, facile à fabriquer et facilement personnalisable.»

Vers un nouveau modèle de vaccin ? Les scientifiques eux-mêmes ont été surpris par la résistance des microparticules de soie d’araignée à la chaleur, qui supporte plus de 100 °C pendant plusieurs heures sans dommage. En théorie, ce procédé permettrait d’offrir des vaccins ne nécessitant ni adjuvant, ni chaîne de froid. Un avantage indéniable, en particu9/2018

lier dans les pays en voie de développement où l’une des grandes difficultés est justement la conservation des vaccins. L’une des limitations de ce procédé, cependant, réside dans la taille des microparticules: si le concept est en principe applicable à n’importe quel peptide, qui sont tous suffisamment petits pour être incorporés dans les protéines de soie, les recherches doivent se poursuivre afin de vérifier s’il est également possible d’incorporer les antigènes de plus grande taille utilisés dans les vaccins standards, notamment contre la plupart des maladies virales.

Quand les scientifiques imitent la nature «De plus en plus, les scientifiques cherchent à imiter la nature dans ce qu’elle fait de mieux», ajoute Thomas Scheibel. «Cette démarche a même un nom: la bioinspiration. C’est exactement ce que nous avons fait ici.» Les propriétés de la soie d’araignée en font un produit particulièrement intéressant: biocompatible, solide, fin, biodégradable, résistant aux conditions extrêmes et même antibactérien, on peut imaginer de multiples applications, notamment des pansements ou des fils de suture. Publication originale Matthias Lucke et al., «Engineered hybrid spider silk particles as delivery system for peptide vaccines», Biomaterials (2018); DOI: 10.1016/j.biomaterials.2018.04.008

Contact Carole Bourquin Spécialiste des immunothérapies antitumorales Professeure aux facultés de médecine et des sciences Université de Genève 24 rue du Général-Dufour CH-1211 Genève 4 +41 22 379 07 01 carole.bourquin@unige.ch www.unige.ch

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Une des rares études sur les plastiques dans les lacs

Les produits chimiques stagnent dans les plastiques Des chercheurs des universités de Genève et de Plymouth ont détecté des niveaux élevés de produits chimiques dangereux dans les plastiques collectés sur les berges du lac Léman, reflétant les dégâts de «l’ère plastique».

nous trouvons associés à ces plastiques sont également préoccupants. Quand ils sont mangés par les animaux, les conditions acides et riches en enzymes de l’estomac peuvent accélérer la vitesse à laquelle ces toxines sont libérées dans le corps, affectant les animaux concernés.»

A chaque étendue d’eau, sa pollution Les chercheurs de l’UNIGE ont collecté des déchets sur douze plages de galets différentes autour du lac Léman, l’une des plus grandes étendues d’eau douce d’Europe occidentale. Ils y ont trouvé plus de 3000 débris de plastique contenant des objets identifiables (jouets, stylos, cotons tiges, tuyauterie, cache-pots, emballages alimentaires) et des fragments de plastique, y compris de la mousse expansée et du polystyrène. «Une grande partie du plastique était similaire à celle que l’on trouve sur les plages marines, telles que les bouteilles, les pailles et le polystyrène, explique Montserrat

Montserrat Filella, chargée de cours au Département F.-A. Forel de l’UNIGE.

Filella. En revanche, il y avait une absence de granulés utilisés comme base pour la production de plastique et une plus faible incidence de fibres filamenteuses en plastique provenant de la pêche commerciale, comme la corde, le filet et le cordon.» L’absence de ces éléments, souvent dominants sur les plages marines, peut être

Images: Montserrat Filella / UNIGE

Pour la première fois, une analyse chimique des plastiques collectés sur les plages du lac Léman a été effectuée par des chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE) et de l’Université de Plymouth. Celle-ci révèle la présence de cadmium, de mercure et de plomb – parfois à des concentrations très élevées –, dépassant le maximum autorisé par la législation européenne. L’abondance des produits chimiques toxiques, maintenant restreints ou interdits dans la production de plastique, reflète l’âge de la litière plastique. Cette étude, – l’une des rares à examiner les plastiques dans les lacs d’eau douce –, indique que comme les océans, les habi tats d’eau douce sont également affectés par la pollution plastique. Afin d’évaluer l’impact des débris plastiques sur la faune et la flore, notamment par la toxicité des produits chimiques qu’ils contiennent, une étude s’est penchée sur une collecte de plastique effectuée sur les rives du Léman en mars 2016. «Les débris de plastique dans les lacs d’eau douce sont susceptibles de poser les mêmes problèmes à la faune que les plastiques marins. A cet égard, l’enchevêtrement et l’ingestion sont les plus préoccupants», explique Monteserrat Filella, chercheuse au Département F.-A. Forel de la Faculté des sciences de l’UNIGE. «Les produits chimiques dangereux que

Tous les plastiques trouvés sur la plage Maladaire du Lac Léman en mars 2016.

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attribuée aux différences dans l’utilisation du milieu marin et du lac Léman.

L’analyse chimique révèle de dangereux produits Plus de 600 des articles en plastique collectés représentant les différents types de déchets trouvés ont ensuite été analysés pour la recherche des toxines en utilisant la fluorescence X. Cette technique, non destructive, permet de déterminer la composition chimique des matériaux. «Nous avons détecté la présence fréquented’éléments dangereux, tels que le brome, le cadmium, le mercure et le plomb, dans des concentrations très élevées dans certains cas», explique Andrew Turner, professeur agrégé en sciences de l’environnement à l’Université de Plymouth. L’abondance de ces éléments toxiques, qui sont maintenant restreints ou interdits, reflète combien de temps le plastique a été dans le lac. «Par exemple, le mercure est un métal qui, à notre connaissance, n’a pas été utilisé dans les plastiques depuis des décennies», complète-t-il. Le brome, présent dans les composés utilisés dans les retardateurs de flamme, était également au-dessus du niveau maximal autorisé par la directive RoHS (Restriction of Hazardous Substances – une directive de l’Union européenne) dans 19 articles en plastique. Des niveaux élevés de cadmium, associés à des couleurs vives, étaient présents dans 57 articles. Le mercure a été trouvé dans des articles en plastique qui étaient rouges ou brun rougeâtre, suggérant son utilisation comme pigmentation – un pro-

Plastiques contenant du cadmium découvert sur les rives du lac Léman en mars 2016.

cessus qui aurait pris fin dans les années 1950. Enfin le plomb, utilisé pour stabiliser ou colorer les plastiques, était présent dans près d’un quart des articles analysés, 65 d’entre eux dépassant les niveaux de RoHS. Les systèmes d’eau douce ont été largement négligés en ce qui concerne l’impact du plastique. La plupart des études se sont jusqu’à présent concentrées sur les océans. «C’est l’une des rares études sur les plastiques dans les lacs, et la première du genre à être réalisée dans le lac Léman», explique Andrew Turner. Montserrat Filella ajoute: «Les impacts des éléments toxiques liés au plastique sur la faune lacustre sont actuellement inconnus, mais devraient former la base de recherches futures.»

Publication originale Montserrat Filella, Andrew Turner, «Observational Study Unveils the Extensive Presence of Hazardous Elements in Beached Plas tics from Lake Geneva», Front. Environ. Sci. (2018); DOI: 10.3389/fenvs.2018.00001 Contact Montserrat Filella Chargée de cours au Département F.-A. Forel Faculté des sciences Université de Genève 24 rue du Général-Dufour CH-1211 Genève 4 +41 22 379 03 85 montserrat.filella@unige.ch www.unige.ch

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Im digitalen Zeitalter sind Daten das neue Gold. Unternehmen müssen lernen, Daten als Rohstoff für die Wertschöpfung zu nut zen. Wenn ein Labor die Digitalisierungs voraussetzungen erfüllt hat, kann es begin nen, seine Kunden in die Laborprozesse zu integrieren. «Kunden integrieren» heisst bei spielsweise, sie über den Stand der Analytik zu informieren, Datenauswertungen zur Verfügung zu stellen, Berichte und Rech nungen zugänglich zu machen oder dem Kunden Zugang zu seinen Daten zu ermög lichen, damit er selbst weitere Auswertun gen seiner Daten vornehmen kann. Der Kunde kann z. B. auch den Service in An spruch nehmen, informiert zu werden, wenn er aufgrund eines Probenresultates Massnahmen ausführen muss. Unser Labor Informationsmanagement-Sys tem Limsophy LIMS bewährt sich für die Abbildung von Digitalisierungsprozessen. Die modular-adaptive Technologie liefert die Voraussetzung, um die Anforderungen des Labors und der Kunden optimal abzu bilden. Treffen Sie unsere Digitalisierungs-Exper ten an der Ilmac. Holen Sie sich Ratschlä ge, wie Ihre Digitalisierungspläne gestartet werden können am Stand der AAC Infotray AG. Erfahren Sie, wie Daten bewegen und besuchen Sie uns in Lausanne.

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Avec plus de 150 000 appareils installés de puis sa création, Erlab est reconnue comme le leader mondial des hottes à filtration sans raccordement. C’est en plaçant l’innovation au cœur de son activité que la société fran çaise ne cesse d’offrir des solutions dont les performances restent inégalées à ce jour. Erlab invente la première hotte à filtration de laboratoire en 1968. Avec plus de 50 années d’expertise dans le domaine de la filtration des polluants de l’air, l’entreprise applique une formule qui garantit la protection du personnel de labo ratoire: une innovation permanente au tra vers de son laboratoire de R&D unique, un savoir-faire hors pair dans le domaine de la filtration, des produits fiables aux perfor mances conformes aux normes de sécurité et testés par des organismes indépendants, un engagement sur l’utilisation de chacun de ses produits et un suivi qui permettent de maintenir une protection maximale. C’est au travers d’un nouveau mode de communication par la lumière que les nou velles gammes de Captair Smart (hottes à filtration et armoires ventilées), Halo (sys tème de purification d’air) et Halo Sense (capteur de pollution) permettent par une utilisation plus simple de bénéficier d’une protection plus sûre.

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Die Semadeni Plastics Group entwickelt, konstruiert, fertigt und vertreibt seit über 60 Jahren Produkte aus Kunststoff. Das um fangreiche Standardangebot umfasst über 6500 Kunststoffartikel für verschiedenste Anwendungen, davon eignen sich viele Pro dukte im Bereich Labor und Wissenschaft. Semadeni führt eine grosse Auswahl an La borverbrauchsartikeln wie Pipetten und Re agenzgläser, diverse Volumetrieartikel, aber auch Reinigungsprodukte sowie ein vielseiti ges Angebot an Arbeitsschutzprodukten wie Schutzbrillen, Handschuhe oder Gehör schutzartikel in verschiedenen Ausführun gen. Diese und weitere praktische Produkte sind bereits ab einer kleinen Menge erhält lich und in der Regel innert weniger Arbeits tage ab Lager lieferbar. Das gesamte Stan dardsortiment ist auch online unter www. semadeni.com/webshop zu finden. In zwei europäischen Fertigungswerken stellt Semadeni selbst Kunststoffprodukte her. Diese, oft auch individuell gemäss Kundenspezifikation gefertigten Produkte, werden entweder im Spritzgussverfahren, mittels Blasformen oder in manuellen Ver fahren hergestellt. Gerne zeigen wir Ihnen an unserem Stand unter anderem zahlreiche Neuheiten aus der Laborwelt. Wir freuen uns auf Ih ren Besuch. 7

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9/2018

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Socorex präsentiert den neuen Gesamt katalog mit folgenden Produktneuheiten: –– Qualitix® Pipettenspitzen inklusive Kom patibilitätsübersicht –– tipfill™ – das rasche und ökologische Rack-Nachfüllsystem –– Calibrex™ Flaschenaufsatz-Dispenser mit erweitertem Volumenbereich –– Ecostep™ Spritzen in vielen praktischen Verpackungseinheiten –– Reagenzreservoire in Einzel-, Acht- und Zwölfkanalausführung, auch als sterile bioproof™ Ausführung erhältlich

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Pharma, Biotechnologie und Kosmetik erfüllen: Durch die Sterilisierbarkeit der Schnellkupplungen und deren Konstrukti on ohne Toträume ist die Integrität der hergestellten Produkte immer gewährleis tet. Darüber hinaus eignen sich die verwen deten Werkstoffe für korrosive Umgebungen. Die Konstruktionen garantieren hohe ADVANCED CONNECTION SOLUTIONS Sicherheit für Anlagen und Bediener (Iner tisierung von Behältern, Atemluft, mechani sche Verriegelung, ergonomische Kupplun gen etc.). Roman Seliger tritt der Stäubli-Gruppe bei

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Leidenschaft für Innovation und Engagement entwickelt wurden, um Sicherheit und Effizienz zu maximieren.

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Die VEGA Messtechnik AG bietet Ihnen Füllstand- und Druckmessungen für die Prozessindustrie. Produktionsprozesse werden immer kom plexer. Umso verständlicher sollte die Messtechnik sein, die zur Steuerung und Überwachung der Prozesse eingesetzt wird. VEGA hat es sich zum Ziel gesetzt, innovative Messtechnik zu entwickeln, die in Sachen Bedienbarkeit einfach zu hand haben ist und ein Maximum an Sicherheit und Zuverlässigkeit bietet. VEGA beschäftigt über 1200 Mitarbeiter weltweit, 600 davon am Hauptsitz in Schil tach im Schwarzwald. Hier entstehen seit über 50 Jahren Lösungen für anspruchsvolle Messaufgaben in chemischen und pharma zeutischen Anlagen, in der Lebensmittelin dustrie sowie in der Trinkwasserversorgung, in Kläranlagen und auf Deponien, im Berg bau und bei der Energieerzeugung, auf Bohrinseln, Schiffen und in Flugzeugen. VEGA ist in über 80 Ländern mit Tochter gesellschaften und Vertriebspartnern aktiv. Das Unternehmen und seine Produkte verfügen über alle notwendigen Zertifikate und Zulassungen für den weltweiten Ein satz. Das gilt für den Bereich der techni schen Sicherheit genauso, wie für die Qualität der Produkte und Dienstleistun gen.

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9/2018

ILMAC EXPONAT Le remède à vos pesées de médicaments

Les laboratoires modernes développent des médicaments toujours plus efficaces. De fait, les opérateurs sont amenés à manipu ler des substances actives toujours plus dangereuses pour leur santé. Pour les pe ser, ces substances doivent être manipulées en milieu ouvert. Une protection efficace doit donc être mise en place. Les balances de précision utilisées pour la pesée des poudres exigent des postes de pesée antivibratiles et exempts de turbulen ces. Le poste de pesée AKKURAT permet une pesée précise et sécurisée des subs tances actives dangereuses, tout en tenant compte de l’ergonomie et du confort au poste de travail. La surface de travail découplée du châssis et pourvue de plots antivibratiles permet une calibration rapide et précise lors de l’utilisation de balances de haute précision. Le design découlant de la forme et de la fonction répond aux plus hautes exigences en matière de qualité et de sécurité. Un de sign par ailleurs récompensé par le German Design Award 2016.

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9/2018

SU-Schlauchpumpe für Downstream-Anwendung

Watson-Marlow präsentiert die neue, inno vative Schlauchpumpe Quantum mit der patentierten ReNu-SU-(Single-Use-)Kasset tentechnologie. Sie bietet einen linearen Förderstrom über den gesamten SU-Druck bereich von 3 bar bei bis zu 20 Litern pro Minute sowie einer Pulsation von nur +/- 0,12 bar. Dies ReNu-SU-Kassette lässt sich einfach einsetzen bzw. austauschen. Dadurch ste hen die aseptischen Förderwege der Pum pe schnell, sicher und zuverlässig zur Ver fügung und sind sofort einsatzbereit. Die ReNu-SU-Kassette wird mühelos in die vorgegebene Position gebracht und er möglicht so einen minutenschnellen Aus tausch des gesamten Förderwegs – ohne das Risiko einer Fehlbedienung. ReNu-SU wird in einem Reinraum der ISO-Klasse 7 produziert und kann mit bis zu 50 kGy gammabestrahlt werden. Alle Kontaktmate rialien wurden auf Biokompatibilität getes tet, zudem wurde eine Extractable-Studie nach den BPOG-Protokollen durchgeführt. Quantum ermöglicht eine signifikante Kos ten- und Zeitersparnis bei der Validierung und setzt neue Massstäbe für Hochdruck pumpen in Single-Use-Anwendungen in der Tangentialflussfiltration (TFF), der Vi rusfiltration (VF) und der Hochleistungs flüssigkeitschromatographie (HPLC).

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VER ANSTALTUNGEN

Kompetenzzentrum für Biokatalyse (CCBIO Symposium)

Industrielle Biokatalyse hat Zukunft Die chemische Industrie ist unter steigendem Druck, Chemikalien herzustellen, die nicht nur ökonomische Zielsetzungen gerecht werden, sondern auch soziale und ökologische Standards erfüllen. Diese Vorgaben machen es nötig, neue und nachhaltige Strategien wie die Biokatalyse in der chemischen Produktion zu verwenden. Als Konsequenz nimmt der Umfang, in dem Enzyme als Katalysatoren in der chemischen Industrie verwendet werden, stetig zu. Der Wädenswil Day of Life Sciences beschäftigte sich in seiner zehnten Edition anfangs Juni daher zum zweiten Mal mit dem Thema «Industrielle Biokatalyse».

Rebecca Buller

Professor Uwe Bornscheuer von der Universität Greifswald orientierte über seine aktuellen Forschungsergebnisse.

Kontakt Prof. Dr. Rebecca Buller Leiterin Kompetenzzentrum Biokatalyse ICBT Institut für Chemie und Biotechnologie Dept. Life Sciences und Facility Management ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften Campus Reidbach, RT262 CH-8820 Wädenswil +41 58 934 54 38 rebecca.buller@zhaw.ch www.zhaw.ch/ccbio

Bilder: Beat Gautschi / ZHAW

Auf Einladung des Kompetenzzentrums für Biokatalyse (CCBIO) gaben zwölf internationale Experten Einblick in ihre Forschung und begeisterten mehr als hundert Gäste aus Industrie und Akademie. Im Mittelpunkt der Konferenz standen Themen wie der Aufbau von neuen Enzymbibliotheken, Enzymoptimierung via gerichteter Evolution und computergestütztem Design sowie Bioprozess-Engineering-Strategien für enzymatische Kaskadenreaktionen. Auch Start-up-Unternehmen stellten Werkzeuge für die industrielle Anwendung von Biokatalyse vor, während grosse Unternehmen wie die Novartis Pharma AG und das Kompetenzzentrum für Biokatalyse einen Einblick in die vielfältigen industriellen Anwendungsmöglichkeiten der Biokatalyse in der pharmazeutischen-chemischen Industrie gaben. Zum Abschluss resümierte Hans-Peter Meyer von Expertinova: «Währen der letz-

ten zehn Jahre hat sich die Biokatalyse enorm entwickelt. Um weitere Anwendungsfelder zu identifizieren, sollte sich die Biokatalyse-Gemeinschaft zusammentun und so das heute Erreichbare noch weiter zu übertreffen.»

Der 10th Wädenswil Day of Life Sciences «Industrial Biocatalysis» begeisterte Gäste aus Industrie und Akademie.

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VER ANSTALTUNGEN

Brückenbau zwischen Wissenschaft und Business

Europäische Life Sciences Community in Basel Basel LIFE findet vom 11. bis 14. September 2018 zum zweiten Mal im Congress Center Basel statt. Der viertägige Life Sciences Event ist in seiner Kombination von wissenschaftlichem Kongress, Innovationsforen, Ausstellung und Networking in Europa einzigartig.

Hinter Basel LIFE stehen die organisierenden Verbände European Association for Life Sciences und die European Molecular Biology Organisation. Der EMBO Kongress steht unter dem Thema «Moleküle in Biologie und Medizin». Als Keynote Speaker treten die Nobelpreisträgerin May-Britt Moser und der Krebs-Experte Jeffrey Engelman neben weiteren hochkarätigen Rednern auf. Darunter die Louis-Jeantet-Preis-Gewinner Christer Betsholtz und Antonio Lanzavecchia.

Innovationsforum und MipTec 130 Referenten, 110 Talks, 11 Foren und zahlreiche Posterpräsentationen garantieren Informationen und Innovationen aus erster Hand. Am neuen Forum «Frauen in der Wissenschaft» diskutieren herausragende Wissenschaftlerinnen über die Herausforderungen der Frauen in der Indus trie. Seit über zwanzig Jahren gilt die MipTec als erfolgreiche Ausstellung im Life-

Sciences-Markt. In diesem Jahr werden erneut der Product Innovation sowie Best Poster Award verliehen und erstmals die MipTec Stage lanciert. Die Job-Fair zeigt als «Marktplatz» die Vielfalt der Arbeits- und Beschäftigungsmöglichkeiten in kleinen, mittleren und gros sen Life Sciences Unternehmen und akademischen Institutionen auf.

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TERMINE

Kurse, Seminare, Workshops und Messen OKTOBER 2018 17.10. – 18.10.

1. Smart Process Manufacturing Kongress Ort: D-Würzburg Festung, Marienberg Veranstalter: Smart Process Manufacturing Kongress +49 931 418 2516 sina.paolini@vogel.de www.smart-process-manufacturing.de

18.10.

Mesure correcte du pH, en français Ort: CH-Zofingen Veranstalter: Metrohm Schweiz AG Industriestrasse 13, CH-4800 Zofingen +41 62 745 28 28 info@metrohm.ch, www.metrohm.ch

22.10.

23.10.

Chirale HPLC – kein Buch mit sieben Siegeln! Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Provadis Novia – Chromatographie- und Messverfahren GmbH Industriepark Höchst, Gebäude B845, E. 06, D-65926 Frankfurt am Main +49 69 305 439 43 info@provadis-novia.de, www.provadis-novia.de Chirale HPLC für Fortgeschrittene Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Provadis Novia – Chromatographie- und Messverfahren GmbH Industriepark Höchst, Gebäude B845, E. 06, D-65926 Frankfurt am Main +49 69 305 439 43 info@provadis-novia.de, www.provadis-novia.de

29.10. – 01.11

NMR-Spektrenauswertung und Strukturaufklärung, Fortgeschrittene Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker Postfach 90 04 40, D-60444 Frankfurt am Main +49 69 7917 665 fb@gdch.de, www.gdch.de/fortbildung

30.10.

Methodenentwicklung GC Ort: CH-Schlieren Veranstalter: Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3, CH-8952 Schlieren +41 44 732 31 31 kurse@brechbuehler.ch, www.brechbuehler.ch

30.10. – 31.10.

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

NOVEMBER 2018 05.11.

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

Chirale SFC – die Zukunft der chiralen HPLC? Ort: A-Linz Veranstalter: Provadis Novia – Chromatographie- und Messverfahren GmbH Industriepark Höchst, Gebäude B845, E. 06, D-65926 Frankfurt am Main +49 69 305 439 43 info@provadis-novia.de, www.provadis-novia.de

05.11.

Cleanzone 2018 Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Messe Frankfurt Exhibition GmbH +49 69 75 75 0 anja.diete@messefrankfurt.com, www.cleanzone.messefrankfurt.com

Schaumanalytik Ort: D-Hamburg Veranstalter: Krüss GmbH Borsteler Chaussee 85, D-22453 Hamburg +49 40 51 44 010 seminar@kruss.de, www.kruss.de

06.11.

23.10. – 25.10.

Arbeitsschutz Aktuell 2018 Ort: D-Stuttgart Veranstalter: Hinte Messe- und Ausstellungs-GmbH +49 7219 3133 0 info@hinte-messe.de, www.arbeitsschutz-aktuell.de

Empa-FSRM-Kurs Additive Fertigung von Metallen Ort: CH-Dübendorf Veranstalter: Empa-Akademie Überlandstrasse 129, CH-8600 Dübendorf +41 58 765 42 24 Eva.Sigrist@empa.ch, www.empa-akademie.ch/addfert

06.11.

24.10.

Chirale SFC – die Zukunft der chiralen HPLC? Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Provadis Novia – Chromatographie- und Messverfahren GmbH Industriepark Höchst, Gebäude B845, E. 06, D-65926 Frankfurt am Main +49 69 305 439 43 info@provadis-novia.de, www.provadis-novia.de

Oberflächenspannung Ort: D-Hamburg Veranstalter: Krüss GmbH Borsteler Chaussee 85, D-22453 Hamburg +49 40 51 44 010 seminar@kruss.de, www.kruss.de

06.11. – 07.11.

Software Training Tiamo Basic, in Englisch Ort: CH-Zofingen Veranstalter: Metrohm Schweiz AG Industriestrasse 13, CH-4800 Zofingen +41 62 745 28 28 info@metrohm.ch, www.metrohm.ch

06.11. – 08.11.

Composites Europe 2018 Ort: D-Stuttgart Veranstalter: Messe Stuttgart +49 211 90191 330 info@composites-europe.com www.composites-europe.com

23.10.

23.10. – 24.10.

28.10. – 31.10.

MicroPlastics2018 Ort: CH-Ascona, Monte Verità Veranstalter: Eawag, ETH Zürich, Universität Wien +41 76 443 64 08 microplastics2018@demariaevent.ch www.microplastics2018.ch

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FIRMEN BERICHTEN

Firmenjubiläum in Schaffhausen

25 Jahre Beratung für Labors 1993 gründeten die Herren Oss, Schärer und Studer die Faust Laborbedarf AG mit Sitz in Schaffhausen. Dank stetigem Wachstum arbeiten bei Faust mittlerweile gut 20 Fachleute in den Bereichen Verkauf, Einkauf, Logistik und Marketing.

Bild: Faust Laborbedar f AG

Vor 25 Jahren wurde die Firma Faust Laborbedarf AG gegründet. Ein Meilenstein bildete die Beteiligung an der Lab Logistics Group in Deutschland. Dank dieser Beteiligung sicherte sich Faust ein sehr umfangreiches Sortiment mit weit über 100 000 Artikeln, eine schlanke Logistik und günstige Einkaufspreise durch Bündelung der Einkäufe von über 30 mittelständischen Laborhändlern, die in ganz Europa verteilt sind. Wesentlich dazu beigetragen hat die Lancierung der Eigenmarke LLG Labware. Die LLG Labwareprodukte sind preislich hoch attraktiv. Dies kann durch die hohen Einkaufsmengen sichergestellt werden.

Fachliche Beratung ist zentral Zentral war und bleibt bei Faust die fachliche Beratung. Die Mitarbeiter im Innenund Aussendienst verfügen alle über eine Grundausbildung im Labor mit anschlies sender mehrjähriger Praxis. Dadurch wissen sie, wovon die Kunden sprechen. Weiterbildung wird gross geschrieben, nicht nur auf Produktebene, sondern auch in kaufmännischen und logistischen Belangen sind die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter top ausgebildet. Einen Teil des Nachwuchses bildet Faust selber aus, so sind zwei bis vier Lehrlinge permanent im Unternehmen in der Ausbildung.

Inhabergeführt zum Erfolg Dank des eigenen Lagers in Schaffhausen ist eine schlanke und schnelle Logistik gewährleistet. Für die Kunden bedeutet dies, dass Lagerartikel am Folgetag ausgeliefert werden. Dank dem Umstand, dass alle Bereiche in Schaffhausen zusammengeführt sind, sind auch die Entscheidungswege kurz. Nach wie vor ist die Mehrheit der Fir9/2018

Das motivierte Faust Laborbedarf AG Team feiert 2018 sein 25-jähriges Firmenbestehen.

menanteile in den Händen der Mitarbeiter. Dieses inhabergeführte Handeln trägt dazu bei, dass Entscheide nicht nur schnell, sondern auch langfristig orientiert gefällt werden. Von den ursprünglichen drei Gründern ist nur noch einer an Bord, doch die nächste Führungsgeneration ist bereits seit rund zehn Jahren im Betrieb und nun auch an der Unternehmung beteiligt. In den letzten 25 Jahren hat sich das Portfolio massiv vergrössert. Insbesondere der Life-Science-Bereich hat stark an Bedeutung gewonnen. Seit 2009 ist Faust auch Exklusivhändler von TPP in der Schweiz. Diese enge Kooperation stärkt die Marke TPP im Heimmarkt. Die Inputs von Faust führen dabei zu Weiterentwicklungen von Produkten für die Zellkultur. Auch beim Laborbedarf hält die Digitalisierung Einzug. Deshalb arbeitet Faust permanent daran, ihre Artikeldaten im Online

Shop so zu verbessern, dass die Kunden diese einfach und schnell finden. Die Website hat zudem die Aufgabe, die Kunden über Neuheiten und Sonderangebote zu informieren. Deshalb legt die Firma grossen Wert auf einen qualitativ hochstehenden Inhalt, verbunden mit einem hohen Kundennutzen. Besuche bei Faust Laborbedarf sind im Hause selbst oder bei Lieferanten auf Anfrage möglich. Anregungen und Wünsche der Kunden sind jederzeit sehr willkommen. Kontakt Faust Laborbedarf AG Ebnatstrasse 65 CH-8201 Schaffhausen +41 52 630 01 05 reto.portmann@faust.ch www.faust.ch

FIRMEN BERICHTEN

Flexible Laborausrüstung

Modernster Laborbetrieb der Schweiz Im März 2017 hat in Pratteln das neue Zentrallabor von Coop den Betrieb aufgenommen. Damit die Labors stets an neue Anforderungen und Einrichtungen angepasst werden können, hat Coop hohen Wert auf eine flexible Infrastruktur gelegt. Robustheit der Materialien und die Herkunft aus Schweizer Produktion waren weitere Entscheidungskriterien.

Bilder: H. Lüdi + Co.

Coop startete 2012 das Neubau-Projekt am Standort Salina Raurica, das die Zusammenführung der Produktionsbetriebe Chocolat Halba, Sunray und Cave sowie der Logistik beinhaltete. Halba stellt erstklassige Schokoladespezialitäten für Handel und Industrie her. Sunray produziert unter anderem Trockenfrüchte, Nüsse, Gewürze als auch Speiseöl und anderes, während bei Cave, dem grössten Weinkeller der Schweiz, Weine aus der ganzen Welt gepflegt, veredelt, abgefüllt und konfektioniert werden.

Zusammenzug von Produktion, Logistik und Zentrallabor Das Zentrallabor von Coop befand sich ursprünglich in einem eigenen Gebäude. Mit dem Neubau am Rheinufer ergab sich die Möglichkeit, räumlich nahe an die Produktionsbetriebe zu ziehen. Beim ehemaligen Gebäude nahe dem Bahnhof wären sowieso teure Sanierungsmassnahmen fällig geworden. Insbesondere war die alte Laboreinrichtung veraltet und nicht flexibel. Mit dem Neubau errichtete Coop demgegenüber den modernsten Laborbetrieb der Schweiz. Er dient heute den Experten des Zentrallabors, des Qualitätsmanagements von Food, Logistik und Verkauf sowie der Fachstelle Kennzeichnung und Ernährung.

Moderne Laboranalytik für hohe Qualität und Sicherheit Das Coop Zentrallabor ist der analytische Dienstleister für die gesamte Coop Gruppe. Mit einer breit abgestützten Analytik, hauptsächlich im Bereich Lebensmittel, leistet das Labor einen wichtigen Beitrag zur Lebensmittelsicherheit und der Einhaltung 50

Für die Versorgung der neuen Labors mit Medien wie Gas, Wasser, Elektrisch und das PC-Netzwerk entschied sich Coop für die Mediensäulen von Lüdi. Diese sind robust und flexibel einsetzbar. An die Decke aufgehängte Mediensäulen können bei Bedarf später umplatziert werden.

interner Qualitätsvorgaben. Der analytische Leistungskatalog reicht von mikro- und molekularbiologischen Untersuchungen, über die Spuren- und Nährstoffanalytik bis zur Sensorik, um nur einige zu nennen. Dazu wird ein umfangreicher Gerätepark eingesetzt. Die ersten Überlegungen zur Realisierung des neuen Labors wurden im Herbst 2012 angestellt. Nach der Durchführung einer Machbarkeitsstudie entschied die Geschäftsleitung von Coop Mitte 2013 die Integration des Zentrallabors in das Neubauprojekt. Ein Grund für den Entscheid war, dass die Kontrolle der eingehenden Waren für die Produktionsbetriebe künftig direkt vor Ort möglich ist. Anfang 2014 musste die Planung praktisch neu begonnen werden, weil nun zusätzlich das Be-

triebslabor des Fleischverarbeiters Bell aus Basel ins Zentrallabor integriert werden sollte. Dies führte zu einer Flächenvergrös serung.

Mehr Flexibilität bei der Laborinfrastruktur Von Dezember 2016 bis Mitte März 2017 wurden im Neubau in Pratteln insgesamt 24 Labors mit einer Gesamtfläche von 1600 Quadratmetern gebaut, Büros und Verkehrsflächen ausgenommen. Um die Geräte und Laborarbeitsplätze mit verschiedensten Medien zu versorgen, wurden insgesamt 110 Mediensäulen der Firma H. Lüdi + Co AG installiert. Diese konnten wahlweise an der Wand oder an der Decke montiert werden. In der Regel 9/2018

FIRMEN BERICHTEN Made in Switzerland

Heiz- und Kühlgerät

An die Decke aufgehängte Mediensäulen können bei Bedarf später umplatziert werden.

sind sie immer mit Strom sowie mit Anschlüssen für das Computernetzwerk ausgerüstet und je nach Bedarf mit verschiedenen Reingasen, Wasser oder Druckluft. Auch bei der Versorgung der insgesamt 35 Kapellen kamen unterschiedliche Armaturen von Lüdi zum Einsatz. «Der modulare Aufbau der Mediensäulen macht es möglich, verhältnismässig rasch und einfach Änderungen vorzunehmen», sagt Rolf Bögli, Leiter des Zentrallabors bei Coop. Die hohe Flexibilität war bereits beim Aufbau der Infrastruktur ein grosser Vorteil, als man kurzfristig die einen oder anderen Installationen und Anschlüsse wechseln musste. «Wir konnten alle Änderungen, die sich während des Installationsprozesses ergaben, problemlos direkt mit dem Projektleiter von Lüdi regeln», sagt

«Der modulare Aufbau der Mediensäulen von Lüdi macht es möglich, verhältnismässig rasch und einfach Änderungen der Laboreinrichtung vorzunehmen», sagt Rolf Bögli, Leiter des Zentrallabors bei Coop.

9/2018

Rolf Bögli. «Lüdi hat jeweils prompt auf Änderungswünsche und Fragen reagiert», lobt er.

Robustheit und Schweizer Produktion als Kriterien Die Produkte der H. Lüdi + Co AG genies sen in der Schweiz eine hohe Bekanntheit. Bei der Planung von neuen Labors sind sie oft die erste Wahl. Coop hatte sich vorgängig auch in den Labors eines Pharmaunternehmens, das die Mediensäulen von Lüdi einsetzt, von deren Flexibilität und Robust heit überzeugen lassen. Zudem war der Schweizer Produktionsstandort von Lüdi ein wichtiges Entscheidungskriterium. «Die Technik in modernen Labors ändert sich mit der Zeit und die Geräte erhalten andere Dimensionen oder Anschlüsse», erklärt Rolf Bögli. Deshalb brauche es heute flexible Laborausrüstungen. «Die Mediensäulen von Lüdi sind in Laborkreisen aber so oder so ein bekanntes Produkt», ist er überzeugt.

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FIRMEN BERICHTEN

Waschwasserbehandlung mit Filterautomaten

Rauchgaswäsche in der Sonderabfallverbrennung Die von der Currenta am Chempark-Standort Leverkusen betriebenen Sonderabfallverbrennungsanlagen unterliegen in Deutschland den Vorgaben des Bundes-Immissionsschutzgesetzes und verfügen deshalb über eine Rauchgaswäsche. Bis 2017 sorgten zwei Kammerfilterpressen für die saubere Trennung von Filtermaterial und Waschwasser. Seitdem sind Filterautomaten der Aquachem GmbH aus Senden im Einsatz, die vor allem kostengünstiger arbeiten.

Die Rauchgaswäsche sorgt dafür, dass die Abgase den Kamin der Verbrennungsanlagen gemäss der Verordnung über die Verbrennung und die Mitverbrennung von Abfällen (17. BImSchV) verlassen können. «Unsere Anlage dient prinzipiell der physikalischen und chemischen Reinigung von Prozesswässern, die in der Rauchgasreinigung bei den Sonderabfall- und Abwasserkonzentrat-Verbrennungsanlagen sowie der Klärschlammverbrennung anfallen», erklärt Michael Schulte, Betriebsmeister beim Chemieparkbetreiber Currenta GmbH & Co. OHG. Deswegen müssen sie, bevor sie in die hauseigene Kläranlage geleitet werden, separat gereinigt werden. Bis 2017 erfüllten zwei Kammerfilterpressen mit je 150 Kammern über viele Jahre zuverlässig diese Aufgabe, was aber mit viel Personalund Wartungsaufwand verbunden war.

Zuverlässige Filtration «Die grösste Herausforderung für die Filtration sind die stark unterschiedlichen Abwässer und Bedarfsspitzen – ein Ergebnis

Die neuen Filterpressen können mengenabhängig programmiert werden.

des breiten Spektrums an Sonderabfällen», so Schulte. «Selbst bei schwankender Suspensionszufuhr ist bei unserer AF-Serie ein optimales Filtrationsergebnis stets sichergestellt, da sich über eine SPS mit Visualisierung alle gängigen Beschickungspumpen abhängig von Druck und Menge regeln lassen», erläutert der Geschäftsführer der Aquachem GmbH, James Babbé. In anschliessenden Versuchsreihen mit Probedurchläufen direkt vor Ort, für die eigens

Currenta managt und betreibt eines der grössten Chemie-Areale in Europa – den Chempark mit seinen Standorten in Leverkusen, Dormagen und Krefeld-Uerdingen. Als modernes Serviceunternehmen mit rund 3400 Mitarbeitern sorgt der Betrieb für optimale Forschungs- und Produktionsbedingungen für seine Kunden. Das Dienstleistungsspektrum umfasst unter anderem die Stoff- und Energieversorgung vor Ort, vielfältige Analytikleistungen, modernes Umweltmanagement, umfangreiche Infrastrukturleistungen wie die Abfallentsorgung sowie zuverlässige Sicherheitskonzepte. Die Aquachem GmbH ist ein Entwickler und Hersteller von Filterpressen mit Standort in Senden. Das Unternehmen wurde 1995 von James Babbé gegründet und beschäftigt derzeit 15 Mitarbeiter. Das Portfolio reicht von kleinen manuellen bis hin zu gros sen vollautomatisierten Filterpressen für Anlagenbauer und Industriebetriebe. Alle Aquachem-Pressen sind standardmässig mit abgedichteten Filterelementen ausgeführt, was einen sauberen Betrieb und einen sicheren Einsatz der Maschinen gewährleistet, und lassen sich über eine automatische Steuerung regeln.

Testautomaten aufgebaut wurden, konnte dies bestätigt werden. «Seit über 60 Jahren haben wir Filterpressen im Betrieb: Das ist eine robuste Technik, die funktioniert hat, aber sehr kostenintensiv war – in Bezug auf Filter, Personal und Energiekosten», führt Schulte aus. «Doch die angebotenen Pressen von Aquachem funktionieren anders als reguläre Modelle: Die Beschickung und Entleerung laufen komplett automatisiert ab, sodass die Maschine rund um die Uhr selbsttätig filtriert und keinerlei Eingreifen des Personals vor Ort notwendig ist.»

Reduktion auf 88 Kammern Im Anschluss an die erfolgreichen Tests entwickelte Aquachem in Zusammenarbeit mit Currenta einen Aufbau, der alle Anforderungen erfüllte. «Das war ein stark iterativer Prozess», bemerkt Schulte. Babbé, der an diesem Projekt aktiv mitarbeitete und als erster Ansprechpartner für Currenta fungierte, entschloss sich letztendlich dafür, acht der standardisierten Anlagen mit jeweils elf Platten einzusetzen, welche die alten Pressen mit 300 Kammern ersetzen sollten. 9/2018

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«Diese Anzahl genügt selbst bei extremen Lastspitzen, die etwa an zehn Tagen im Jahr anfallen. Das wird durch unsere sich selbst anpassende Programmierung möglich: Die Automaten verfügen über drei Modi, die sich in ihrer Verarbeitungsgeschwindigkeit unterscheiden. Werden vordefinierte Grenzniveaus erreicht, wechselt das Programm automatisch in den nächsthöheren», beschreibt Babbé das Vorgehen. Fallen die Werte wieder, kommen die langsameren Modi zum Einsatz, durch welche die Maschinen bei gleichzeitig geringerem Energieaufwand geschont werden und so langlebiger sind. Die Anlage ist seit Oktober 2017 in Betrieb. Da die Membranfilterpressen von Aquachem komplett eingehaust und mit abgedichteten Filterplatten ausgestattet sind, wird das Austreten von Suspension vermieden und es kann nicht zu Schäden an Mensch und Maschine kommen. Als weitere Sicherheitsmassnahme wird vor jedem Zyklus eine Dichtheitsprüfung durchgeführt.

sobald das erste Tuch defekt ist, da alle gleichmässig belastet wurden und ungefähr zur selben Zeit verschlissen sind. Dadurch muss die Maschine nur einmal stillstehen statt jedes Mal wieder, wenn ein einzelnes Tuch zerreisst. Durch einen höheren Trockensubstanzgehalt des Filterkuchens von bis zu 55 Prozent, fällt auch weniger abzulagernde Filterkuchenmenge an. Dies hat zur Folge, dass die Kosten für Transport und Deponierung niedriger ausfallen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Kuchen mithilfe einer Kuchenwäsche weniger lösliche Stoffe ent-

halten und deswegen die vorgeschriebenen Eluatwerte weit unterschritten werden. Aufgrund der flexiblen Anpassung der Filtermaschinen an den Bedarf und die zyklische Arbeitsweise können zudem die Transportmulden besser ausgelastet werden, sodass auch hier weniger Ausgaben für die Abfuhr der Kuchen anfallen. Eine angemessene Dosierung von Flockungsmitteln ist essentiell: «Wenn zu wenig Flockungsmittel beigefügt wird, steigt die hydraulische Belastung an den Entwässerungsgeräten, so dass die Leistung abnimmt», weiss Babbé. Wird andererseits zu

Einsparungen über den gesamten Prozess hinweg Viele der Arbeitsschritte, die an den alten Pressen manuell durchzuführen waren, sind nun nicht mehr nötig. So werden nicht nur Personalkosten eingespart, sondern auch die mechanische Belastung auf die Filtertücher reduziert, sodass die Tücher seltener ersetzt werden müssen. Bei den Aquachem-Pressen erfolgt der Austausch in der Regel präventiv, und zwar

Bilder: Aquachem GmbH

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viel hinzugegeben, können die Filtertücher «verkleistern», die Feststoffe schwimmen bei der vorgeschalteten Sedimentation auf und gelangen so in das Klarwasser. Darüber hinaus fällt durch die schlechtere Filtration eine erhöhte Menge Filterkuchen oder Abfall an, was sich in übermässigen Transportund Entsorgungskosten niederschlägt.

Berufsgerechte Zugabe des Flockungsmittels Um die Flockung zu überwachen, kommt deshalb bei Currenta ein von Aquachem selbstentwickeltes Messgerät zum Einsatz: der iFloc. Dessen Hauptelement ist eine Messzelle, in die in regelmässigen Abständen geflockte Suspension gepumpt wird. Oberhalb dieses Behälters ist der Laser angebracht, der senkrecht in das Medium leuchtet. Über das definierte Niveau der Zelle kann mittels Abstandsmessung durch einen Laser sowohl die Sinkgeschwindigkeit als auch das Schlammvolumen nach Imhoff bestimmt werden. Ausserdem werden die

Dichte, mithilfe einer Druckmessung am Boden, die Leitfähigkeit und die Temperatur ermittelt. Dank dieser fünf Parameter lassen sich eindeutige Aussagen über die Flockung treffen, sodass die Zugabe des Flockungsmittels bedarfsabhängig reguliert werden kann. «Dadurch konnten wir bisher etwa 50 Prozent Reinigungskosten einsparen. Auch der Verbrauch von Flockungsmittel konnte um ungefähr ein Drittel reduziert werden», fügt Schulte hinzu.

und Einstellungen aus der Ferne anpassen zu können. Zusätzlich kann sich ein Aquachem-Mitarbeiter jederzeit über einen nicht mit dem zentralen Netzwerk verbundenen Online-Zugang zuschalten. «Bei Aquachem hatten wir von Anfang an das Gefühl, dass es nicht nur darum geht, Pressen zu verkaufen, sondern darum, eine verfahrenstechnische Aufgabe im Interesse des Kunden zu lösen», bewertet Schulte die Zusammenarbeit abschliessend.

Betriebssicherheit durch Remote-Überwachung

Da die Rauchgaswäsche mit 24 Stunden am Tag und 365 Tagen im Jahr im Schichtbetrieb nie unterbrochen wird, war die Verfügbarkeit von grosser Bedeutung. Um dies zu gewährleisten, spielen nicht nur der selbsttätige Betrieb der Pressen und das Abfangen unterschiedlicher Arten und Mengen von Suspension eine Rolle, sondern auch die Überwachung von einem Kontrollraum aus, um wichtige Kennwerte

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Chrom(VI)-Emissionen

Zeit, in die Luft zu gucken In der Produktionsanlage für spezialverchromtes Feinstblech bei Thyssenkrupp in Andernach guckt man in die Luft – nicht sprichwörtlich, sondern buchstäblich: Hier wird die Abluft untersucht, und zwar auf ihren Chrom(VI)-Gehalt hin. Die vollautomatische Online-Messung ermöglicht es Thyssenkrupp, den Prozess so zu optimieren, dass die Emissionen des Schwermetalls minimiert werden. Das kommt vor allem der Umwelt zugute. Die Thyssenkrupp Rasselstein GmbH ist der weltweit grösste Produktionsstandort für Verpackungsstahl und der einzige deutsche Hersteller von Weissblech.

1,5 Millionen Tonnen Verpackungsstahl Zum Portfolio des Geschäftsbereichs Packaging Steel von Thyssenkrupp gehört unter anderem spezialverchromtes Feinstblech. Die Abluft aus dessen Verchromung wird vor ihrer Entlassung in die Umwelt aufbereitet, um umweltschädliche Schadstoffemissionen zu verhindern. Für Thyssenkrupp Rasselstein gilt es, den in Deutschland gültigen Grenzwert für Chrom(VI) in der Abluft stets einzuhalten: 50 µg/m3 dürfen nicht überschritten werden.

Überwachung der Chrom(VI)-Emission Gemäss den in Deutschland geltenden Regulierungen wird die Abluft der Verchromungsanlage am Andernacher Standort von Thyssenkrupp regelmässig behördlich auf ihren Chrom(VI)-Gehalt hin untersucht. Zunächst erfolgt die Probennahme: Über mehrere Stunden wird über eine Entnahme9/2018

sonde Abluft aus dem Kamin der Anlage angesaugt. Partikel werden dabei durch ein Filterelement abgeschieden. Die Probe wird dann in ein akkreditiertes Labor gebracht, wo die Filterrückstände eluiert und mit 1,5-Diphenylcarbazid versetzt werden. Letzteres bildet mit Cr(VI) einen optisch aktiven Komplex und ermöglicht dadurch dessen fotometrische Bestimmung. Erste Mess ergebnisse liegen Thyssenkrupp zwei bis vier Wochen nach der Probennahme vor. Diese Art der Messung liefert jedoch lediglich einen Integralwert des Cr(VI)-Gehalts über die lange Probennahmedauer hinweg. Ob es in dieser Zeit Konzentrationsspitzen gibt, die den Grenzwert überschreiten, ist aus diesem Wert nicht ersichtlich.

Semikontinuierliche Chrom(VI)-Bestimmung Vor gut zweieinhalb Jahren hat Thyssenkrupp in Andernach direkt am Kamin des Abluftreinigungssystems ihrer Verchro-

In der Waschflasche wird der Analyt in Lösung überführt.

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mungsanlage einen Metrohm Process Ion Chromatograf installiert. Dieser IonenChromatograf bestimmt Cr(VI) im Spurenbereich vollautomatisch, nach nur 1,5 bis 10 Minuten Probennahme. Das Ergebnis liegt nach Beginn der Probennahme innerhalb von weniger als 30 Minuten vor.

Probennahme in wenigen Minuten Die Probennahme erfolgt durch einen Gasprobennehmer, der für eine Dauer von zehn Minuten Abluft ansaugt und das Probenvolumen dann an die Steuerung des Process IC übermittelt. Eine zehn minütige Probennahme resultiert in einem Messbereich von 0,6 bis 6 µg/m3.

Durch Veränderung der Probennahmedauer kann der Messbereich angepasst werden. Die angesaugte Abluftprobe wird in Lösung überführt. Dazu wird die Abluft durch eine mit Reinstwasser gefüllte Waschflasche geleitet. Dank seiner guten Wasserlöslichkeit wird das Cr(VI) hierin absorbiert und angereichert. Die Probenlösung wird dann in das Analysensystem überführt.

Vollautomatisiert: Probennahme bis Ergebnis Im Analysensystem erfolgt die chromatografische Trennung auf einer Anionentrennsäule. Danach wird Cr(VI) durch eine Nachsäulenderivatisierung mit 1,5-Diphe-

nylcarbazid detektierbar gemacht: Chromationen und 1,5-Diphenylcarbazid bilden einen Komplex, der bei 538 nm stark absorbiert und durch den UV/VIS-Detektor quantitativ erfasst werden kann. Für Cr(VI) in der Absorptionslösung erreicht der Metrohm Process IC eine Nachweisgrenze von 0,028 µg/l bei 95 % Konfidenz. Durch Erhöhung der Probennahmedauer kann eine Konzentration von bis zu 0,05 µg/m3 Cr(VI) in Abluft sicher bestimmt werden. Aus der gemessenen Konzentration in der Absorptionslösung wird die Cr(VI)-Konzentration im Abluftstrom automatisch berechnet. Die Ergebnisse werden an das Prozessleitsystem ausgegeben und in der Datenbank des Metrohm ProcessLab-Managers abgelegt – das ist die Software, welche die Prozesskommunikation und die Steuerung des Metrohm Process IC handhabt. Einzelwerte und Trends können hierin einfach überwacht werden.

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Der Metrohm Process Ion Chromatograf bei Tyssenkrupp Rasselstein.

Der Process IC ist mit seinem robusten Gehäuse der Schutzklasse IP65 für den Einsatz mitten im Prozess bestens ausgestattet. Im Gehäuse befinden sich alle Komponenten, inklusive der Reagenzien, die für die vollautomatische Analyse nötig sind. Von der Probennahme über die Probenvorbereitung und die Analyse bis hin zur Auswertung und Ausgabe des Ergebnisses handhabt der Process IC die

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Durch das Anpassen der Fahrweise wurde ein niedriger Cr(VI) -Ausstoss erzielt, der sich auch bei wachsender Anlagengeschwindigkeit kaum verändert.

Cr(VI) -Messungen völlig autonom. Momentan werden bei Thyssenkrupp Rasselstein zweimal pro Woche Chemikalien nachgefüllt. Dieser geringe Aufwand könnte durch die Integration einer Reinstwasseranlage noch weiter reduziert werden. Zudem muss pro Monat eine Stunde investiert werden, um Pumpenschläuche auszutauschen und das System neu zu starten. Dadurch wird ein einwandfreier kontinuierlicher Betrieb sichergestellt. Der Metrohm Process IC erreicht für den Messbereich von 1,2– 12 µg/m3 eine maximale Messfrequenz von zwei Analysen pro Stunde: Für die Probennahme werden 1,5–5 Minuten benötigt. Die Analysendauer beträgt zirka 17 Minuten. Für Spülvorgänge müssen schliesslich zirka fünf Minuten veranschlagt werden. Eine Analyse dauert demnach insgesamt knapp 30 Minuten.

Feedback für die Prozessoptimierung Thyssenkrupp hat sich die semikontinuierliche Analyse des Cr(VI)-Gehalts zunutze gemacht, um Prozesse so zu optimieren, damit die Cr(VI)-Emission reduziert wird. Zum Beispiel wurde festgestellt, dass die Prozessgeschwindigkeit der Produktionsanlage und einige Einstellungen des Abluftreinigungssystems einen starken Einfluss auf den Cr(VI)-Gehalt der Abluft haben. Durch

Begrenzung des Chrom(VI)-Gehalts in Abluft Die Regulierung des maximalen Chrom(VI)-Gehalts in industrieller Abluft wird je nach Land unterschiedlich gehandhabt. In der Schweiz definiert die Luftreinhalteverordnung (LRV) einen Grenz wert von 1 mg/m3, in Deutschland dagegen legt das Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) einen numerischen Grenzwert von 50 µg/m3 fest. Ganz anders reguliert die Environmental Protection Agency (EPA) in den USA die Chrom(VI)-Emission: Anstelle eines numerischen Grenzwerts stellt die EPA sogenannte MACT-Anforderungen (Maximum Achievable Control Technology). Diese orientieren sich an den Emissionen der am besten abschneidenden Anlagen des jeweiligen Industriezweigs.

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die Optimierung dieser Parameter konnte der Cr(VI)-Ausstoss enorm verbessert werden. Zudem wurde erkannt, dass das Wetter die Cr(VI)-Emission beeinflusst: Der Cr(VI)- Gehalt unterliegt einer sinusartigen Schwankung mit einer Spitze von zirka 30 µg/m3 um die Mittagszeit und einem Minimum von unter 5 µg/m3 gegen Abend. Eine systematische Untersuchung der Schwankung in Bezug auf Temperatur und Luftdruck verspricht weiteres Verbesserungspotenzial.

Von Online-Analytik profitieren Dank der Online-Bestimmung von Cr(VI) im Abgas aus der Verchromungsanlage profitiert Thyssenkrupp Rasselstein erstmals von der Kontrolle des Cr(VI)-Gehalts. Statt nur zu wissen, ob im Rahmen einer Stichprobe der Grenzwert eingehalten wurde, kann Thyssenkrupp nun Änderungen

der Cr(VI)-Emission direkt mit ihren Ursachen in Verbindung bringen. Das ermöglicht dem Hersteller von Verpackungsstahl, an seinem weltweit grössten Produktionsstandort höchsten Qualitäts- und Nachhaltigkeitsstandards gerecht zu werden. Die Online-Messungen zahlen sich aber nicht nur dann aus, wenn gezielte Optimierungen geplant sind. Bei Thyssenkrupp in Andernach deckte die semikontinuierliche Überwachung zum Beispiel auf, dass sich die Cr(VI)-Emissionen nach Instandsetzungsarbeiten an den Lamellenabscheidern des Abluftaufbereitungssystems verschlechtert hatten. Dies wäre ohne den Metrohm Process IC erst bei der nächsten behördlichen Kontrolle aufgefallen. Dank dem Metrohm Process Ion Chromatograf wurde die gestiegene Cr(VI)-Emission sofort bemerkt und konnte auf die veränderte Geometrie der neu eingesetzten Lamellen zurückgeführt werden. Das Problem liess sich durch einen erneuten Austausch der Lamellen direkt beheben.

Originalpublikation Es liegt was in der Luft, Stahl und Eisen Nr. 8 (137) 2017, S. 52–57 – Dr. Dirk Matusch, Ingenieur Prozess/ Projekte, Thyssenkrupp Rasselstein GmbH – M. Eng. Lucas Barz, Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Hochschule Koblenz, Fachbereich Ingenieurwesen, Fachrichtung Elektro- und Informationstechnik – M. Sc. Lucia Becker, Produktspezialistin Prozessanalytik, Deutsche Metrohm Prozessanalytik GmbH & Co. KG Kontakt Dr. Yves Buchmüller Produktmanager Prozessanalytik Metrohm Schweiz AG Industriestrasse 13 CH-4800 Zofingen +41 79 108 24 20 yves.buchmueller@metrohm.ch www.metrohm.ch

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Interview

Seit 50 Jahren innovativ und führend Der Name Skan steht für hervorragende Produkte in High-End-Qualität. Der Marktführer im Bereich Isolatortechnologie feiert dieses Jahr sein fünfzigstes Firmenjubiläum. Im Interview berichtet CEO Thomas Huber über die Erfolgsgeschichte des Schweizer Unternehmens.

betreut Skan seine Kunden auch während des gesamten Gerätelebenszyklus und führt Service und Wartungsarbeiten durch. Dank seines breiten und zuverlässigen Leistungsangebots wurde Skan zum Marktführer. Auf die Marke Skan verlassen sich Partner in Industrie und Forschung seit einem halben Jahrhundert. CEO Thomas Huber berichtet im Interview über die Erfolgsgeschichte.

Thomas Huber, CEO Skan AG

Was waren die grössten Meilensteine in der Firmengeschichte? Sicherlich der Durchbruch der Isolatortechnologie als überlegene Lösung gegenüber

Bilder: Skan

Die Statistik auf der Firmenhomepage spricht Bände: Seit 50 Jahren ist Skan in über 40 Ländern mit 9000 Installationen vertreten. Die Pionierfirma im Bereich Reinraumausrüstung und Bau von Isolatoren für die pharmazeutische Industrie wurde 1968 gegründet. Der Claim «Zusammen immer einen Schritt voraus» ist nicht nur leere Phrase, denn bei Skan stehen die innovativen und kundenspezifischen Lösungen im Vordergrund. Neben dem Bau und Verkauf von Geräten und Anlagen

Herr Huber, dieses Jahr feiert Skan sein 50-jähriges Bestehen. Seit wann sind Sie im Unternehmen tätig? Ich habe vor 22 Jahren bei Skan als Verkäufer für Isolatortechnologie gestartet und durfte den Aufbau der Firma von rund 40 Mitarbeitern auf heute über 500 miterleben und mit begleiten. Seit rund 13 Jahren bin ich Mitglied der Geschäftsleitung und durfte im letzten Sommer die Position des CEO übernehmen.

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der klassischen Reinraumtechnologie in der aseptischen Produktion bei den Kunden und den Behörden und das dadurch ermöglichte Wachstum der Firma Skan. Als reines Handelsunternehmen vor 50 Jahren gestartet, sind wir heute die führende Firma für aseptische Isolatoranwendungen, mit Produktionen und Vertrieb über die ganze Welt verteilt. Was bedeutet das 50-jährige Jubiläum für Skan als Firma und für Sie persönlich? Die Zeit vergeht wie im Flug, die Technologie wandelt sich stetig und die Innovationen kommen immer schneller. Dass die Firma sich die letzten 50 Jahre am Markt behaupten konnte und heute wie damals noch immer eine eigenständige, gesunde Firma ist, erfüllt mich mit Stolz. Was waren die ersten wichtigen Impulse für den Start des Unternehmens und was hat sich seither verändert? Wie oben erwähnt, hat sich die Firma in den letzten Jahren zusätzlich zum führenden Handelsunternehmen für Laborprodukte in der Schweiz (zunächst wurden ausschliesslich skandinavische Lieferanten vertreten, daher der Name Skan) und zur führenden internationalen Firma für Isolatortechnologie entwickelt. Wir sind heute der grösste Anbieter für aseptische High-End-Isolatoren weltweit. Was zeichnet Ihr Unternehmen aus? Unser Motto ist «Safety and Trust». Das erwarten unsere Kunden von uns. Das bieten unsere Anlagen und unsere Mitarbeiter. «Together always one step ahead» ist unsere Mission und zeigt auf, dass wir mit unserer Technologie und unseren Produkten nur überleben können, wenn wir immer einen Schritt voraus sind und auch bleiben. 9/2018

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Gab es weitere Hindernisse für das Unternehmen und wie konnten die Hürden gemeistert werden? Hindernisse gibt es jeden Tag und diese zu meistern ist unsere Aufgabe bei der Skan. Ich denke dank unseres motivierten Teams und dem stetigen Drang zur Verbesserung, nehmen wir Hindernisse nicht als «Verhinderung», sondern als Motivation zur weiteren Verbesserung wahr.

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Dies betrifft nicht nur das Isolatorgeschäft, sondern auch unseren Handel in der Schweiz, wo wir stetig darauf achten, dass die von uns vertriebenen Produkte und Dienstleistungen dem neusten technischen Trend entsprechen. Wie hat Skan die Wirtschaftskrisen bisher überstanden? Besonders die Eurokrise 2014 hat viele Schweizer Firmen ja hart getroffen. Die Abhängigkeit vom Euro war uns schon lange ein Dorn im Auge und wir hatten bereits 2012 entschieden, im Euroraum und im japanischen Raum einen Produktionsstandort aufzubauen. Dies kam uns dann 2015 sehr entgegen, als die Eurokrise eintraf. Die Bankenkrise 2009/2010 ist auch an der Skan AG nicht spurlos vorübergegangen, wir mussten damals einen sehr starken Auftragsrückgang verzeichnen und benötigten mehrere Jahre, um wieder zur alten Stärke zu finden. Uns ist es wichtig, dass wir unser Wachstum nachhaltig planen und das Geld zuerst verdienen, bevor wir es ausgeben. Ich denke, dies war sicherlich auch einer der Gründe, der uns dabei half, die letzten Krisen aus eigener Kraft zu überstehen. 9/2018

Wie schafft man es, als Unternehmen in einem Markt mit strengen Richtlinien, welche Veränderungen manchmal nur träge zulassen, innovativ und flexibel zu bleiben? Wir verstehen unsere Produkte nicht als Maschinen im eigentlichen Sinne, sondern als eine Lösung, welche aus Kundenbedürfnissen, Behördenanforderungen und technischen Möglichkeiten zusammengestellt wird und am Ende erfolgreich validiert werden kann. Es ist richtig, dass die Pharmabranche auf der Produktionsseite nicht die schnellste ist, Innovationen einzuführen. Wenn wir es aber schaffen, in diesem engen Korsett eine Prozessverbesserung für den Kunden zu erreichen, haben wir das Ziel erreicht. Für mich ist es immer wieder interessant zu sehen, wie dreist unsere Ideen vom Wettbewerb kopiert werden, für mich ist das aber auch ein Indikator, dass wir offensichtlich innovativ an der Spitze stehen.

Chance für unsere Anlagen aber auch der Service wird immer anspruchsvoller und wichtiger. Wenn Sie die Gelegenheit nutzen, nach vorne zu blicken, welche Veränderungen und Herausforderungen sind in der nächsten Zeit zu erwarten und worauf können sich Ihre Kunden freuen? Skan wird weiterhin den Trend angeben. In der Schweiz bauen wir unser Handels produkteportfolio stetig aus und die Servicedienstleistungen werden genauso ausgebaut und modernisiert. Auf der Isolator-Seite arbeiten wir vermehrt mit Partnern zusammen, um optimale integrierte Lösungen anbieten zu können und die Risiken und Schnittstellen für den Kunden zu minimieren. Wenn ich unsere Entwicklungspipeline anschaue bin ich überzeugt und freue mich, unsere Kunden auch in Zukunft mit den besten Produkten und Dienstleistungen bedienen zu können. Kontakt SKAN AG Binningerstrasse 116 CH-4123 Allschwil +41 61 485 44 44 info@skan.ch www.skan.ch

Welche Rolle spielt die Digitalisierung – Stichwort Industrie 4.0 – für Ihr Unternehmen und die Anwender Ihrer Produkte in den unterschiedlichen Branchen? Die Digitalisierung ist auch bei der Skan ein sehr grosses Thema. Wir verfolgen hier verschiedene Initiativen, um unsere Prozesse intern zu optimieren aber insbesondere auch den Kundennutzen unserer Anlagen zu verbessern. So gehören wir zum Beispiel zu den top 100 Firmen, welche bereits eigene Apps betreiben für die Anwendung von Augmented Reality. Wo sehen Sie Wachstumspotenziale für Skan? Die Wachstumspotenziale sind sicherlich immer noch sehr gross, die Maschinen werden immer integrierter, Produkte immer steriler und toxischer und die Chargen immer kleiner. Dies bietet eine grosse

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50 Jahre Huberlab

Committed to science, committed to you Der Wissenschaft und Ihnen verpflichtet. Dies ist die Maxime des in Aesch BL beheimateten Laborfachhändlers Huberlab AG. Seit nunmehr 50 Jahren steht Huberlab für Kundenorientierung, Kontinuität, Vertrauen und Beratung vor Ort. Das Schweizer KMU begeht 2018 ein rundes Jubiläum und ist stolz auf die 50-jährige Unternehmensgeschichte.

Bilder: Huberlab AG

Die Begeisterung für technische Trends und innovative IT-Lösungen beschleunigten das Wachstum der Huberlab AG. Ein fokussierter stetiger Sortimentsausbau mit erstklassigen Markenprodukten, die zugehörige spezialisierte Fachberatung sowie Technik, die Prozesse vereinfacht und Spass macht, inspirieren Huberlab Mitarbeiter über fünf Jahrzehnte zu kreativen Lösungen für die Ideen ihrer Kunden und individuellen Services.

«Wir machen Ihr Leben leichter» Als strategischer Partner des Beschaffungsprozesses für Laborbedarf bietet die Huberlab AG Verbrauchsmaterialien, Chemikalien und Reagenzien sowie Laborgeräte alles aus einer Hand, individuell auf die Ideen und Bedürfnisse der Anwender zugeschnitten. Das umfassende Sortiment im grössten Lager für Laborbedarf der

«Wenn es einen Weg gibt, etwas besser zu machen: Finde ihn! » Yvette Hatebur-Huber, CFO, Head Purchasing.

Huberlab-Firmensitz mit dem grössten Lager an Labormaterial in der Schweiz, Aesch BL.

Schweiz ist schnell verfügbar und die individuellen Lieferzeiten im eShop jederzeit abrufbar. Yvette Hatebur-Huber treibt die Optimierung des serviceorientierten Beschaffungsprozesses laufend voran: «Als zertifiziertes Unternehmen empfiehlt und vertreibt Huberlab ausschliesslich zertifizierte Markenprodukte führender Hersteller. Individuelle Leistungen, wie zum Beispiel globales Sourcing, runden unser Dienstleistungsangebot ab. Auch individuelle Produkte oder schwierig zu beschaffende Waren liefern wir gerne und übernehmen dabei auch die komplette Importabwicklung sowie die Lagerung für Sie.» Die Huberlab AG ist bestrebt, für alle Beteiligten einen Zusatznutzen zu generieren und sieht seit jeher sich verändernde Marktbedingungen und technische Innovationen als Chance. Dies in erster Linie für ihre Kunden aber auch für die stetige Optimierung interner Prozesse. Mit Huberlab IT-Lösungen Teil der Kundenprozesse zu sein und einen wesentlichen Anteil daran zu erbringen, dass diese noch schlanker

und reibungsloser werden, steht stets im Fokus.

Digitale Transformation – Wandel als Chance 1990 wird die erste Webseite der Welt am CERN in Genf im Internet veröffentlicht. 1993 ist die damalige Huber & Co. AG bereits mit einer überschaubaren Homepage vertreten. 2003 geht der erste eShop live. Heute gibt fast eine Milliarde Webseiten weltweit, zu denen auch www.huberlab.ch gehört. Der moderne eShop in der vierten Generation bietet beachtliche Möglichkeiten. Huberlab realisiert viele direkte Anbindungen in diversen Formaten und der eCommerce ist zu einem nicht mehr wegzu denkenden Standbein gewachsen. Wir setzen auf innovative Technologien in allen unseren Prozessen.

Von Mensch zu Mensch «Erfolge wachsen mit Menschen, die diese möglich machen», so der CEO Marc Hate9/2018

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«Erfolge wachsen mit Menschen, die diese möglich machen.» Marc Hatebur, CEO.

bur zum 50-jährigen Bestehen der Huberlab AG. Trotz aller technologischen Veränderungen wird sich eines bei Huberlab niemals ändern. Hier arbeiten Menschen für Menschen, um innovative Lösungen und Services für die Ideen ihrer Kunden zu realisieren. Marc Hatebur weiter: «Was uns als Menschen auszeichnet ist die Vernunft. Heute mehr denn je wird nur eine nachhaltige Unternehmensführung auf Dauer erfolgreich sein. Nachhaltigkeit – wirtschaftlich, sozial und umweltgerecht ist unser zukunftsfähiges Unternehmenskonzept für langfristige wirtschaftliche Erfolge und motivierte Mitarbeitende. Dies im globalen Denken und in der täglichen Praxis. So unterstützen wir umweltfreundliche Produkte, energieeffiziente Geräte und legen besonderen Wert auf Aus- und Weiterbildung.»

Gestern, heute und in die Zukunft – Das Huberlab-Team freut sich auf weitere, gute Zusammenarbeit.

Dankbar für die vergangenen 50 Jahre, für die Treue und das entgegengebrachte Vertrauen als Kunden, Geschäftspartner und Mitarbeitende wird die Huberlab AG weiter Ideen und Strategien mit Leben füllen – gestern, heute und auch in Zukunft. Unser Ziel ist es seit jeher, in aktivem Austausch mit unseren Kunden zu stehen und eine offene Kommunikation zu leben. Wir besuchen daher diverse Events und Messen, um mit unseren Kunden diskutieren zu können. So ist Huberlab seit Beginn der Firmengeschichte mit Begeisterung an jeder ILMAC in Basel und Lausanne vertreten gewesen. Wir freuen uns auch in diesem Jahr auf viele interessante Gespräche mit Ihnen an unserem Stand B10 in Halle 7. In unserem Jubiläumsjahr erwarten Sie ausserordentliche Jubiläumsdeals und faszinierende Neuheiten. Sicher haben auch

Sie den Dreh raus: Lassen Sie bei uns am Stand das Glücksrad kreisen und seien Sie gespannt auf unsere Jubiläumsüberraschungen. Wir freuen uns auf Sie. ILMAC Lausanne, Stand B10, Halle 7

Kontakt

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Bild: Fotolia

FORSCHUNGSWELT

Unechte Schwarmfische oder Gruppenfische zeigen in grösseren Gruppen bei Existenz äusserer bedrohender Faktoren Tendenzen zur Schwarmbildung. Dabei können sich auch Tiere unterschiedlicher Arten und Altersstufen gruppieren. (Wikipedia)

Schwarmschwimmende Fische

Schwimmen in Schwärmen spart Energie Forschende der ETH Zürich klären die bisher ungelöste Frage, ob Fischschulen Energie sparen. Dies gelang ihnen, indem sie die komplexen physikalischen Strömungssysteme detailliert auf dem Supercomputer «Piz Daint» simulierten und mit einem Algorithmus des Verstärkenden Lernens (Reinforcement Learning) kombinierten.

Simone Ulmer ¹ Das Schwarmverhalten von Fischen fasziniert Ingenieure gleichermassen wie Biologen. Denn Fische in Schwärmen schwimmen in einem Strömungsumfeld, das voll von mechanischer Energie ist, erzeugt durch die Bewegungen der Fische. Forscher vom Computational Science & Engineering Lab (CSElab) der ETH Zürich konnten nun die Frage, ob Fische einen energetischen Vorteil haben, wenn sie in Schwärmen schwimmen, mit Ja beantworten. Zugleich erlangten sie über diesen Vorgang detail¹ Redaktorin Wissenschaft und Technologie am CSCS, wo dieser Artikel zuerst publiziert wurde.

lierte Kenntnisse, die sich auf energieeffiziente Schwärme von Schwimm- oder Flug robotern auswirken könnten.

Präzise Simulation der Fluiddynamik Die Wissenschaftler entwickelten in ihrer Studie eine hochdetaillierte Simulation des komplexen Zusammenspiels von schwimmenden Fischen und ihrem Strömungsumfeld. Bis anhin wurden derartige Simulationen mit stark vereinfachten Modellen durchgeführt, die die Fluiddynamik der schwimmenden Fische nicht exakt berechneten. Der Supercomputer «Piz Daint» am Nationalen Hochleistungsrechenzentrum der Schweiz (CSCS) ermöglichte nun erst-

mals rechenintensive State-of-the-Art- Simulationen ohne Vereinfachungen. Zugleich kombinierten die Forscher die realitätsnahen Strömungssimulationen erstmals mit einem Algorithmus des Verstärkenden Lernens (Reinforcement Learning), einem wirkungsstarken Algorithmus aus dem Bereich Maschinelles Lernen. Derartige Lern-Algorithmen wurden bis anhin in Computerspielen wie etwa «Go» genutzt, um es dem Computer zu ermöglichen, den Menschen zu schlagen. Reinforcement Learning in komplexen physikalischen Systemen benötigen Tausende von Näherungsschritten und wurde deshalb bis anhin noch nie für solche verwendet. Der Algorithmus erinnere an Pavlos’ Hund, sagen die Forscher des CSElab: Die Agenten 9/2018

Bild: CSElab/ETH Zürich

FORSCHUNGSWELT

Ein Nachfolger interagiert sinnvoll mit dem von zwei führenden Fischen erzeugten Wirbelnachlauf, was seine Schwimmeffizienz erheblich steigert.

erlernen, durch Belohnung eine optimale Strategie zu entwickeln, um ihr Ziel zu erreichen. Hier kam dieser Algorithmus nun zum Einsatz, um die Fische für ein optimales Schwimmverhalten zu trainieren und autonom entscheiden zu lassen, wie sie auf die unsteten Strömungsfelder, die ihre Artgenossen erzeugen, am effizientesten reagieren. «Wir schufen die mathematischen Rahmenbedingungen und gaben den Fischen lediglich das Ziel vor, so effizient wie möglich zu schwimmen», sagt Guido Novati, Doktorand am CSElab und Entwickler der den Simulationen zugrunde liegenden Software. Überraschend seien die Fische, um Energie zu sparen, in der Wirbelströmung der anderen geschwommen, auch wenn es ihnen möglich gewesen sei, unabhängig voneinander zu schwimmen.

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Lernen aus der Visualisierung In ihren Simulationen betrachteten die Forscher sowohl zweidimensional wie auch dreidimensional das Schwimmverhalten von bis zu drei Fischen in unterschiedlichen Konfigurationen. Sie heben hervor, dass derartige Simulationen bis anhin nie mehr als einen Fisch in drei Dimensionen betrachtet hätten. Sie analysierten jedes Detail jedes einzelnen Strömungswirbels, um das Verhalten der Fische zu verstehen. «Intuitiv nimmt man an, dass die Fische den unruhigen Bereichen ausweichen und in ruhigen Bereichen schwimmen. Doch stattdessen lernen sie, direkt in die Wirbel hineinzuschwimmen», sagt Siddhartha Verma, Postoc am CSE lab. Verma und Novati haben die Studie, die kürzlich online in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) publiziert wurde, unter Leitung von ETH-Professor Petros Koumoutsakos durchgeführt. Die Forscher stellten fest, dass die Fische beim Schwimmen dann am meisten Energie sparen, wenn sie nicht wie bisher angenommen hintereinander schwimmen, sondern sich leicht versetzt zur Schwimmrichtung ihres Anführers positionieren. In dieser Position nutzen sie die durch die Schwimmbewegung des Anführers generierten Strömungswirbel, indem sie diese mit ihrem Kopf abfangen und aufspalten. Die Fragmente leiten sie dann an ihrem Körper entlang. Der Verlauf der aufgespaltenen Wirbel versorgt dabei die Fische 9/2018

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mit Schub, ohne dem Anführer Energie zu rauben. «Damit gelang es uns zu zeigen, dass Fische, die sich passend in einem Schwarm positionieren, aus der dort herrschenden Fluiddynamik Energie ziehen können», sagt Verma. Er betont, dass in ihren Simulationen zwar nicht alle Aspekte effizienten Schwimmverhaltens von Fischen untersucht worden seien. Aber es sei klar, dass die entwickelten Algorithmen und die dabei gelernte Physik in autonom schwimmende oder fliegende Roboter transferiert werden könnten. Ein autonomer Schwimm- oder Flugroboter kann unerwartete Strömungsverhältnisse bewältigen – beispielsweise Ware anliefernde Flugdrohnen während starker Winde oder Drohnen bei der Suche und Rettung in einem Sturm. «Es gibt auch Überlegungen, Flugzeuge mit ähnlichen Zielen über bestimmte Strecken in Formationen fliegen zu lassen, um Treibstoff zu sparen. Der von uns entwickelte Algorithmus könnte hier ebenfalls zum Einsatz kommen», sagt Novati. Die Forscher sind begeistert von den Möglichkeiten, die ihnen diese neue Kombina-

tion von präzisen und komplexen Strömungssimulationen mit Reinforcement Learning ermöglicht. Sie hoffen, dass künftig auch andere Forscher beginnen, maschinelles Lernen vernünftig in ihre Simulationen einzubeziehen. Originalpublikation Verma S., Novati G., Koumoutsakos P., «Efficient collective swimming by harnessing vortices through deep reinforcement learning», PNAS (2018); DOI: 10.1073/ pnas.1800923115 Erstpublikation am CSCS.

Kontakt Simone Ulmer CSCS – Swiss National Supercomputing Centre Via Trevano 131 CH-6900 Lugano +41 91 610 82 11 info@cscs.ch www.cscs.ch

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FORSCHUNGSWELT

Teilung der Stammzellen

Bewegung des Hirnwassers regt Nerven an Stammzellen im Gehirn können sich teilen und bilden zeitlebens Nervenzellen, die an verschiedenen Hirnfunktionen, zum Beispiel dem Gedächtnis, beteiligt sind. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben gezeigt, dass auch ein Kanalprotein und die Scherkräfte der Gehirnflüssigkeit eine zentrale Rolle dabei spielen.

Die altgriechische Formel «Panta rhei» bedeutet so viel wie «alles fliesst». Damit beschrieben die Philosophen den steten Wandel und das Wechselspiel von Vergänglichkeit und Erneuerung. Eine aktuelle Arbeit verleiht diesem Zusammenhang ganz neue Bedeutung: Die Forschenden um Magdalena Götz fanden nämlich heraus, dass der Fluss der Gehirnflüssigkeit zur Erneuerung von Stammzellen führen kann.

«Neuronale Stammzellen im Gehirn können sich teilen und zu Nervenzellen weiterentwickeln und diese Neubildung von Nervenzellen ist wichtig für die Gehirnfunktion», erklärt Götz, Direktorin des Instituts für Stammzellforschung am Helmholtz Zentrum München sowie Lehrstuhlinhaberin des Instituts für Physiologische Genomik am Biomedizinischen Centrum der LMU. «Diese Zellen sitzen in der sogenannten Stammzellnische und eine davon ist an den seitlichen

Wänden der Seitenventrikel. Dort werden sie von der zirkulierenden Zerebrospinalflüssigkeit – umgangssprachlich auch Hirnwasser – umspült.» Bisher nahm man an, dass vor allem darin enthaltene Signalmoleküle die Nervenentwicklung steuern. Götz und ihr Team um David Petrik fanden aber nun in enger Zusammenarbeit mit Kollegen an der LMU (Grothe) und der Heinrich- H eineUniversität in Düsseldorf heraus, dass

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auch die physikalischen Kräfte der Flüssigkeit die Stammzellen beeinflussen. «Gesteuert wird das Ganze durch das Molekül ENaC», erklärt Petrik. Die Abkürzung steht für epithelialer Natriumkanal und beschreibt ein Kanalprotein auf der Zelloberfläche, durch das Natriumionen ins Innere hineinströmen können. «Im Versuchsmodell konnten wir zeigen, dass sich die Stammzellen nicht mehr teilen konnten, sobald ihnen ENaC fehlte. Umgekehrt fördert eine stärkere ENaC-Funktion die Teilung der Zellen, zum Beispiel wenn wir die Strömung der Flüssigkeit erhöhten.» Weitere Tests ergaben, dass die Funktion von ENaC durch Scherkräfte gesteigert wurde, die durch das Hirnwasser auf die Zellen ausgeübt werden. Die mechanische Reizung führt zu einer verstärkten und längeren Öffnung des Kanalproteins und erlaubt so den Einstrom von Natriumionen in die Zelle, die dadurch in der Folge zur Teilung angeregt wird. «Die Ergebnisse haben uns sehr überrascht, ENaC war bisher eigentlich nur für seine Funktionen in Nieren und Lunge bekannt», so Studienleiterin Götz. Mit ihrem Team möchte sie nun diese Art von Mechanismus näher untersuchen und zudem klären, inwiefern die Erkenntnisse auch 9/2018

therapeutisch relevant sind. Denn bereits jetzt werden pharmakologische ENaC-Blocker zur Linderung bestimmter Arten von Bluthochdruck klinisch eingesetzt. Sie könnten auch die Stammzellen im Gehirn und somit die Hirnfunktion beeinflussen. Auch hier bleibt die Forschung im Fluss – Panta rhei… Originalpublikation D. Petrik, M. H. Myoga, S. Grade, N. J. Gerkau, M. Pusch, C. R. Rose, B. Grothe, M. Götz, «Epithelial Sodium Channel Regulates Adult Neural Stem Cell Proliferation in a Flow-Dependent Manner», Cell Stem Cell (2018); DOI: 10.1016/j.stem.2018.04.016

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Smarte Feldgeräte – Chancen und Risiken

Drahtlose Vernetzung von Füllstandsensoren Die drahtlose Inbetriebnahme und Diagnose bietet neue Möglichkeiten für ein effektives Asset Management. Gleichzeitig werden dadurch zusätzliche Angriffsmöglichkeiten auf die Anlage eröffnet, die zuverlässig geschützt werden muss. Wieviel Komfort ist möglich und wieviel Sicherheit ist notwendig, um die neuen Technologien sinnvoll zu nutzen?

Zwischen Anlagen und Messgeräten funkt’s gewaltig. Ob partnerschaftliche Zusammenarbeit, globale Prozesssteuerung oder zunehmender Kostendruck: Die Gründe für Fernüberwachung und -wartung sind vielfältig. Ebenso, wie sie unseren Alltag bestimmt, ist die Datenübertragung per Funk auch aus industriellen Anlagen nicht mehr wegzudenken. Von Notebooks bis hin zu Smartphones verlassen wir uns auf schnelles WLAN, auf Bluetooth oder GSM/GPRS für die unkomplizierte Datenübermittlung. Ihren Ursprung fanden diese Technologien jedoch in der Industrie – lange, bevor sich diese MP3 oder Soaps über die ganze Wohnung verteilten. Wenn also drahtlose Technologien zunehmend industrielle Prozesse überwachen, auswerten oder leiten, dann kehren sie quasi zu ihren Wurzeln zurück.

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mehr Betriebssicherheit und Übertragungsstabilität, zunächst vor allem im Bereich Logistik oder in speziellen Maschinen einsätzen. Dank der damals neuen Spreizbandtechnik galt diese Übertragung als besonders robust gegenüber elektromagnetischen Störsignalen. Die folgende Entwicklung hin zu Laptops und Handys hat der Technologie in punkto industrieller Anwendung nicht geschadet. Ganz im Gegenteil: Diese fand nun, Massenprodukt geworden, breitere Akzeptanz denn je – bei sinkenden Kosten. Nicht zuletzt steht der Faktor «Kostenersparnis» auch auf der Agenda der Anlagenplaner und -betreiber weit oben. Der Bereich Füllstandüberwachung bietet heute einfache drahtlose Anbindungstechniken, um Messwerte kostengünstig und sicher über weite Strecken zu übermitteln.

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Mit dem Anzeige- und Bedienmodul Plicscom lässt sich das gesamte Portfolio kontinuierlich messender Vega-Füllstandsensoren konfigurieren, parametrieren und auch diagnostizieren. Als erstes Modul seiner Art setzt es genau auf die Geräte, mit denen wir täglich umgehen und die ohnehin an jedem Arbeitsplatz zur Verfügung stehen: auf Smartphones und Tablets. Bluetooth basiert auf einem zweiten Datenkanal und arbeitet somit sicher und unabhängig vom Nutzkanal. Zu den Vorteilen dieser Funktechnologie gehört neben der schnellen Anzeige und Diagnose ohne aufwändige Gerüstbauten ein echtes Plus an Komfort: Die Vega-Tools App bietet für alle Sensoren die passende Anwendung. Je nach benötigter Reichweite, nach Grad der Anlagensicherheit oder nach Art des Leitsystems stehen Funktechnologien in diversen 9/2018

VERFAHRENSTECHNIK

Ausführungen zur Verfügung. In schwierigen Umgebungen und Gefahrenbereichen sorgen explosionsgeschützte Varianten oder eine berührungslose Erfassungstechnik für mehr Sicherheit und Verfügbarkeit.

Weitergereicht via Mobilfunknetz Den einen Standard für «Wireless» gibt es nicht, denn dazu sind die physikalischen Vorteile, aber auch die ökonomischen Aspekte von Anwendungen zu unterschiedlich. So leisten mehrere Technologien jeweils ihren Beitrag zu immer höherer Anlagenproduktivität. Neben WLAN auf der Basis des Industriestandards IEEE 802 haben sich bei Feldgeräten GSM/ GPRS und Bluetooth etabliert. Als GSM/ GPRS-Funke inheit, ausgestattet sowohl mit Akku als auch Solarmodul, liefert das Plicsmobile eine völlig autarke Füllstandmessung an entlegenen Messstellen. Via Mobilfunkstandard kann man grosse Reichweiten bedienen und über das öffentliche Mobilfunknetz weltweite Verfügbarkeit sicherstellen. Die Plattform ermöglicht nicht nur den Sprach- sondern auch den Grafik- und Bilddatenaustausch und macht GSM/GPRS damit zur idealen Verbindung geografisch weit entfernter Komponenten.

Hoch hinaus dank Bluetooth Spielt die Reichweite eine untergeordnete Rolle und liegen beide Kommunikationspartner nicht weiter als maximal 50 Meter entfernt voneinander, dann punktet Bluetooth für die Bedienung und Parametrierung aus der Ferne. Die Datenschnittstelle leistet überall dort gute Dienste, wo Füllstand- und Drucksensoren über kurze und mittlere Entfernungen mit ihren Bedientools kommunizieren. So werden hohe, schwer zugängliche Tanks dank dem Plicscom mit Bluetooth nicht länger erklommen, um ein genaues Bild über deren aktuellen Zustand zu erhalten. Bequem und trockenen Fusses lässt sich die Arbeit aus sicherer und geschützter Warte erledigen. Dabei kommuniziert der Bluetooth- USB-Adapter direkt entweder mit einem Notebook; alternativ spricht die Vega-Tools App den Sensor über das Smartphone an. Sie gewährt so dauerhaft Zugriff auf die 9/2018

ermittelten Daten – von Messwert-, Ereignisspeicher- und Sensorstatus-Anzeige bis hin zu den Diagnosedaten, wie etwa der Echokurve von Radarsensoren.

Meine Daten? Deine Daten? Ob Prozess-, Maschinendaten oder Analyseergebnisse für die Produktionsplanung: Bei der drahtlosen Übertragung geht es oftmals um sensible Daten, die vor Mitwissenden geschützt werden müssen. Selbst über vermeintlich kurze Distanzen können prinzipiell unautorisierte Mobilgeräte mit-

lesen. So gilt auch hier, dass jede Medaille zwei Seiten hat. Zwar eröffnet die Datenbevorratung Prozessen neue Möglichkeiten und es entstehen Datenmengen, deren Analyse Betriebe in die Lage versetzt, ihre Fertigung und Logistik nachhaltig zu optimieren. Doch es gilt, mit Bedacht zu planen, damit ein Datentransfer nicht zum Know-how-Transfer wird.

Der Anwender entscheidet Wer darf gesammelte und gespeicherte Daten nutzen? Dies wird mittelfristig eine

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steuerung mittels PIN bis hin zu einer verschlüsselten Funk- oder VPN-Verbindung. Für die Mobilfunkverbindung bieten diese Sensoren zudem verschiedene Übertragungsmöglichkeiten und Serverlösungen. Eine Option wäre es, im Netzwerk des Anwenders zu arbeiten, wo – als Local Host – nur dieser Datenzugriff hat. Doch auch das Vega-Hosting ist eine interessante Variante. Hier sind die Daten jederzeit sicher, darüber hinaus verpassen Sie kein Programm- oder Serviceupdate. Ergänzt durch das Inventory System, behalten Sie jederzeit komfortabel den Überblick – und den Schlüssel zu Ihren Daten in Ihren Händen. Die Bluetooth-Funktion ermöglicht es, den Sensor aus einer Entfernung von zirka 25 Metern drahtlos zu bedienen.

Zukunftsfrage der Industrie mit digitaler Ausprägung bleiben. Bis die Frage des Data Ownership rechtssicher geklärt ist, sollte ein besonderes Augenmerk auf dem situationsbedingt passenden Umgang mit den diversen Datenkategorien

liegen. Anwendende müssen mitentscheiden. Die Optionen, die drahtlos kommunizierende Prozesssensoren bieten, reichen in diesem Sinne von klassisch drahtgebunden, über die Möglichkeit einer Zutritts-

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Neues kristallografisches Verfahren

Schnelles Screening entwickelt UZH-Forschende haben eine neue Methode entwickelt, mit der sich die Kristallstrukturen von organischen Salzen schneller und mit erheblich kleinerem Aufwand bestimmen lassen als bisher. Da salzartige Substanzen rund 40 Prozent aller medizinischen Wirkstoffe ausmachen, dürfte das neue kristallografische Verfahren die Medikamentenentwicklung markant beschleunigen.

Kristallstrukturen schneller und effizienter bestimmen Die Forschungsgruppe von Bernhard Spingler, Professor am Institut für Chemie der Universität Zürich, hat nun eine bisher ausschliesslich für die Kristallisation von Proteinen benutzte Methode modifiziert und erfolgreich in einem neuen Bereich angewandt: den organischen Salzen. Dem Team gelang es, die Kristallstrukturen von mehreren organischen Salzen erheblich schneller und mit bedeutend kleinerem Arbeitsaufwand zu bestimmen.

Screening von organischen Salzen wird vereinfacht Die Aufbereitung fester Salze von organi schen Molekülen ist ein zentraler Schritt in der Entwicklung bestimmter pharma zeutischer Wirkstoffe. Je nachdem, aus welchen positiv und negativ geladenen Teilen ein organisches Salz besteht, verän dern sich dessen Eigenschaften wie Lös lichkeit, Kristallform, Wasseraufnahmefä higkeit, Schmelzpunkt und Stabilität. Die Suche nach dem idealen, negativ gelade nen Anion zum positiv geladenen Kation des Salzes war bis anhin ein sehr ressour 9/2018

Bild: UZH

Einer der wichtigsten Schritte, um neue Medikamente zu entwickeln, ist die Analy se der atomaren Struktur von biologisch aktiven Substanzen. Häufig wird der detail lierte dreidimensionale Aufbau des Wirk stoffs mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse von Einkristallen bestimmt. Allerdings ist die Züchtung von geeigneten Einkristallen ein meist schwieriger, aufwändiger und zeitintensiver Prozess.

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Praktikant Philipp Nievergelt (l.) leistete im Labor von Bernhard Spingler (r.) einen wichtigen Beitrag, um die Kristallstrukturen organischer Salze schneller und einfacher zu bestimmen.

cenintensives Verfahren. Durch die halb automatische Kombination von Ionenaus tausch-Screening und Dampfdiffusion zur Kristallisierung gelingt dies nicht nur schneller und billiger. «Da bereits kleinste Mengen reichen, lassen sich die Struktu ren der Salzkombinationen direkt nach dem Screening bestimmen», ergänzt Kris tallographieexperte Spingler. Originalpublikation Philipp P. Nievergelt, Martin Babor, Jan ejka, Bernhard Spingler, «A high through put screening method for the nano-crys tallization of salts of organic cations», Che mical Science (2018); DOI: 10.1039/ C8SC00783G Kontakt Prof. Dr. Bernhard Spingler Institut für Chemie Universität Zürich +41 44 635 46 56 spingler@chem.uzh.ch www.uzh.ch

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Prozessindustrie: Durchgängige Thin-Client-Lösungen

Von der Leitwarte bis in den Ex-Bereich

Marc Seissler, Stefan Sittel Herkömmliche «Büro»-Thin Clients sind für einen Betrieb von acht Stunden täglich ausgelegt. Die industriellen Box Thin Clients (BTC) von Pepperl+Fuchs dagegen wurden für den 24/7-Betrieb optimiert. Daher kommen bei den BTC-Geräten ausschliesslich industrielle Komponenten zum Einsatz, die für einen weiten Temperaturbereich von –20 bis +60 °C ausgelegt sind. Damit einher geht auch eine Langzeitverfügbarkeit der Hardware von über fünf Jahren, um wiederkehrende Qualifizierungsaufwände zu reduzieren. Hinzu kommt das mechanisch extrem robuste Design der Geräte, das auf bewegliche Teile wie zum Beispiel Lüfter oder Festplatten verzichtet. Die robusten, IP4x-zertifizierten Gehäuse minimieren zudem das Eindringen von Flusen, die insbesondere in prozessnahen Umgebungen häufiger vorzufinden sind. Da die BTCs bis +60 °C Betriebstemperatur spezifiziert sind, bieten sie eine grosse Installationsflexibilität und können ohne Probleme in Schubladen oder Containern unter dem Schreibtisch installiert werden. Wegen der fehlenden Konvektion stellen solche Installationen «Büro»-Thin Clients, die lediglich für eine Betriebstemperatur bis +40 °C spezifiziert sind, häufig vor grosse Probleme und führen schnell zu Geräteausfällen.

Vom Quad Monitor bis Ultra HD – gerüstet für die Zukunft Das industrielle Design der Box Thin Clients von Pepperl+Fuchs hat keinerlei Einschränkung in den Features zur Folge. 74

Während der BTC01 für den Einsatz in Quad Monitor Szenarien konzipiert wurde, ist der BTC12 die neueste, deutlich kompaktere Gerätegeneration. Er basiert auf der neuesten Intel-Apollo-Lake-Prozessorplattform und besitzt zwei moderne DisplayPortTM 1.2 Schnittstellen. Der BTC12 bietet so eine native Unterstützung von «echten» Ultra HD (4K) Bildschirmauflösung bei 60 Hz. Das erlaubt flüssiges Arbeiten mit modernen Grossbildschirmen, die mehr und mehr Einzug in Leitwarten halten. Dank der DP++-Funktion können neben Monitoren mit DisplayPort Schnittstelle auch HDMI-fähige Monitore und Fernseher mit einem passiven DisplayPort-HDMI- Kabel angeschlossen werden. Alle Schnittstellen – einschliesslich der Spannungsversorgung und USB-Ports – können gegen das Herausrutschen der Stecker bei Vibration gesichert werden. Insgesamt stellt der neue BTC12 mit seiner kompakten, robusten Bauform sowie den modernen Schnittstellen und Funktionen eine kostengünstige, universelle Lösung für moderne Bildschirm-Arbeitsplätze in der Prozessindustrie dar.

Perfekte Firmware für die Prozessindustrie Neben dem hohen Anspruch an die Hardware, stellt die Prozessautomation noch weitere Anforderungen an die Thin-ClientTechnologie. Ein Höchstmass an Sicherheit ist dabei ebenso entscheidend wie einfaches Handling etwa bei der Einrichtung der Geräte. Während klassische Thin clients aus dem Büroumfeld von IT-Fachkräften mit mächtigen Managementwerkzeu-

Bilder: Pepperl+Fuchs GmbH

Schon vor Jahren hat PC-basierte Visualisierung komplexer Anlagen in der Prozessindustrie Einzug gehalten. Zum Einsatz kommen dabei häufig Hardwarekomponenten, die aus dem IT-Umfeld stammen und primär für den Einsatz in Büroumgebungen entwickelt wurden. Da in der Prozessindustrie jedoch oftmals völlig andere Umgebungsbedingungen herrschen als in Büros, werden viele Geräte ausserhalb ihrer Spezifikation betrieben. Bei Pepperl+Fuchs in Mannheim hat man daher die «Industrial Box Thin Client»-Gerätefamilie entwickelt, die speziell auf den Einsatz im Prozessumfeld zugeschnitten ist.

MAC0007381: Die Pepperl+Fuchs Industrial Box Thin Clients sind für den 24/7 Einsatz optimiert und unterstützen von Quad-Monitor-Aufbauten bis hin zu «echten» Ultra HD (4K) Setups mit 60 Hz.

gen eingerichtet und verwaltet werden, sind in der Prozessautomatisierung häufig Prozessingenieure bei der Einrichtung auf sich gestellt. Sie werden optimal unterstützt durch eine leichtgewichtige, exakt auf diese Anwendungsdomäne zugeschnittene Firmware, wie die RM Shell 5 von Pepperl+Fuchs, die sich auf die wesentlichen Einrichtungsaspekte konzentriert. Bei der Entwicklung der RM Shell 5 lag der Fokus auf Sicherheit, Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit. Die neueste Firmware-Generation basiert auf Windows 10 IoT Enterprise LTSB – der langzeitverfügbaren Windows Version von Microsoft. Neben der Verwendung von Mechanismen wie dem Universal Write Filter (UWF), einer Firewall und dem Schutz vor Zugriff auf USB-Speichermedien unterstützt die RM Shell 5 nun auch Virenscanner. Zusätzlich zum Standard Virenscanner Windows Defender werden Virenscanner von Drittherstellern wie McAfee-Endpoint-Security unterstützt. Diese neuen Features reduzieren 9/2018

festgelegten Prozessleitsystemrechner aufgebaut wird – ganz ohne Zutun des Benutzers. Die Verbindung wird von da an beständig überwacht und bei auftretenden Netzwerkstörungen oder Server-Ausfällen baut das Gerät eigenständig die Verbindung wieder auf, beziehungsweise verbindet sich auf einen vordefinierten Backup-Rechner. So sind zu jeder Zeit eine fehlerfreie Anzeige der Prozessbilder und höchste Verfügbarkeit gewährleistet.

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Management: effiziente, zentrale Verwaltung

Die neueste Firmware Generation RM Shell 5 basiert auf Windows 10 IoT Enterprise LTSB. Neben der Unterstützung von Virenscannern wie zum Beispiel McAfee-Endpoin-Management wurde die Firmware weiter für Security optimiert.

das Risiko einer Infiltrierung, beziehungsweise das Speichern von Schadsoftware auf ein Minimum. Die RM Shell 5 unterstützt darüber hinaus eine Vielzahl von aktuellen ethernet-basierten Remote-Protokollen, wie zum Beispiel das Microsoft Remote Desktop Protokoll (RDP) in Version 10 mit RemoteFXTM, VNC und Citrix ReceiverTM. Zudem sind Prozessleitsystem-spezifische Protokolle, wie zum Beispiel die Emerson DeltaVTM Remote Desktop Connection (DRDC) integriert, die einen direkten Zugriff auf virtualisierte DeltaV Workstations und Server erlaubt. Von besonderem Nutzen für die Anwender sind auch erweiterte Funktionen der RM Shell 5, wie zum Beispiel die Auto-Connect-Funktion. Der Box Thin Client kann unter anderem so konfiguriert werden, dass nach dem Start automatisch die Verbindung zu einem 9/2018

Ein ganz besonderes Highlight stellt die Zusatz-Software VisuNet Control Center in Verbindung mit der RM Shell 5 dar. Sie ermöglicht die effiziente, zentrale Verwaltung aller Thin-Client-Geräte: von den BTCs in der Leitwarte und produktionsnahen Arbeitsplätzen, bis hin zu den Remote-Monitoren im Feld in der Ex-Zone 1/21. Dank Netzwerk-Kommunikation können alle Geräte via Control Center von einem zentralen Arbeitsplatz aus eingerichtet, konfiguriert und überwacht werden. Die zeit aufwändige lokale Einrichtung der einzelnen in der Anlage verteilten RemoteMonitore und BTCs gehört somit der Vergangenheit an. Auch Gefahrenbereiche und Reinräume müssen nicht mehr zwecks Inbetriebnahme oder zu Wartungszwecken der HMI-Systeme betreten werden. Das VisuNet Control Center erlaubt die einfache Konfiguration und Erstellung von Verbindungsprofilen für einen BTC oder Remote Monitor, die dann anschliessend auf weitere Geräte übertragen werden können. Die Erstellung von Gerätegruppen unterstützt dabei den Inbetriebnehmer und ermöglicht eine effiziente Verteilung der Einstellungen auf mehrere Geräte gleichzeitig. Über diese Gruppen können nicht nur die Einstellungen, sondern auch Firmware Updates mit einem einzigen Klick übertragen werden. Das spart Zeit und damit auch erhebliche Kosten. Dank der komfortablen Fernwartungsmechanismen kann sich der Anlagenbetreuer im Netzwerk via VisuNet Control Center auf jeden BTC beziehungsweise Remote-Monitor mit RM Shell 5 verbinden. Per «Dashboard-Funktion» kann er die aktuellen Anzeigebilder der Geräte von seinem Arbeitsplatz aus als Übersicht einsehen

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Das VisuNet Control Center ermöglicht die komfortable, effiziente und zentrale Verwaltung aller Pepperl+Fuchs VisuNet Remote Monitore und Box Thin Clients mit der RM Shell.

und so kontinuierlich deren Zustand überwachen. Mittels «Session Shadowing» kann er sich auf den BTC beziehungsweise Remote-Monitor verbinden, um den lokalen Bediener aus der Ferne zu unterstützen. So bietet die innovative Firmware RM Shell 5 auf allen Thin Clients von Pepperl+Fuchs optimalen Bedienkomfort und maximale Sicherheit. Mit den VisuNet RM und BTC-Gerätefamilien steht den Anwendern darüber hinaus eine durchgängige Hardwareplattform zur Verfügung. Optimal geeignet für die unterschiedlichen Installati-

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Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen Vorschriften der REACH-Verordnung, sind aktuell abgebildet. Dabei werden Neuerungen hervorgehoben und erklärt. Das Buch wurde um zusätzliche Übungsaufgaben und Musterlösungen erweitert. Herber F. Bender, «Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen», 2018, 5. Auflage, 269 S., 67 Abb., gebunden, Wiley-VCH, Wein-

Das Standardwerk von Herbert F. Bender in komplett überarbeiteter 5. Auflage bietet praxisbezogenes Wissen über alle Gesetze und Verordnungen beim Umgang mit gefährlichen Stoffen in Ausbildung und Beruf. Ergänzend wird ein Risikokonzept für krebserregende Stoffe vorgestellt. Das Standardwerk Seit über zwanzig Jahren ist «der Bender» das Standardwerk zum betrieblichen Umgang mit Gefahrstoffen. Das praxisnah geschriebene Werk richtet sich ebenso an Studierende wie Berufstätige, die mit dem Gefahrstoffrecht zu tun haben und hier ein Nachschlagewerk für den täglichen Gebrauch finden. Die Texte sind anschaulich geschrieben und auch für Nicht-Juristen gut verständlich. Wertvolle Hilfe bei der Umsetzung Was in den Gesetzeskommentaren nicht zu finden ist, wird mit der Expertise eines ausgewiesenen Fachmanns in diesem Buch erklärt: die praktische Umsetzung jener Gesetze und Verordnungen, die für den täglichen Umgang mit Gefahrstoffen von Bedeutung sind. Alle Rechtsgrundlagen, einschliesslich der neuen Einstufungen und Kennzeichnungen der CLP-Verordnung und GHS sowie der wesentlichen 9/2018

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LITERATUR

Chemie für technische Assistenten Die 6. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage des Standardlehrbuchs «Chemie für Technische Assistenten in der Medizin und in der Biologie» von Dieter und Karsten Holzner ist erschienen. Der «Holzner» ist und bleibt das beliebteste Chemielehrbuch für Technische Assistenten in der Medizin und in der Biologie. Praxisnah wird auf kompakte und verständliche Weise das Basiswissen der Chemie und Biochemie präsentiert. Dabei legen die beiden Autoren Wert auf Bezüge zu biomedizinischen Fragestellungen und geben eine kurze Einführung in die

chemischen Grundlagen der Bio- und Gentechnologie sowie der Pharmazie.

Die Hochschule für Technik und Architektur Freiburg (HTA-FR) schreibt für den Studiengang Chemie, zur Ergänzung seines Teams in der Lehre und Forschung, folgende Stelle aus:

In kleinen, klar gegliederten Lern einheiten erläutern sie sämtliche für die Ausbildung vorgeschriebenen Lehrinhalte. Alle Kapitel sind gegenüber der Vorauflage aktualisiert, erweitert und den neuesten Richtlinien angepasst. Übersichtliche Kapitelzusammenfassungen und Exkurse zu aktuellen Themen und späteren Tätigkeitsbereichen ergänzen erstmals die behandelten Inhalte. «Chemie für Technische Assistenten in der Medizin und in der Biologie» stellt ausserdem mit über 600 Aufgaben aus staatlichen Examina einen optimalen Begleiter für Techni-

sche Assistenten zur Prüfungsvorbereitung dar. Dazu dient es Ausbildern in der chemischen Industrie wie auch Medizin- und Biologielaboranten als Lehrgrundlage. Dieter Holzner und Karsten Holzner, «Chemie für Technische Assistenten in der Medizin und in der Biologie» 2018, 6. Auflage, April 2018, 664 Seiten, 76 Abbildungen, Softcover, Wiley-VCH, Weinheim 54,90 €, auch als E-Book erhältlich. ISBN: 978-3-527-34283-9 Quelle: Pressemitteilung Wiley-VCH

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ZENTRALVORSTAND Diplomprüfung für die eidgenössisch anerkannte Höhere Fachprüfung für Chemietechnologen Prüfung zur Erlangung des eidgenössischen Diploms Diplomierte Chemietechnologin / Diplomierter Chemietechnologe Prüfungstermin: Diplomarbeit: 8. Februar 2018 bis 3. Mai 2019 Präsentation/Fachgespräch: 5. und 6. Juni 2019

Anmeldeschluss: 29. September 2018 (Datum des Poststempels) Prüfungsort: Region Basel Zulassungsbedingungen: Gemäss Reglement HFPC Art. 8. Download auf: www. cp-technologe.ch (> Berufe HFP > Reglemente und Modul Anmeldestelle: SCV, Marcel Dürr, QSK HFPC, Hüs- inhalte) oder Bestellung bei der siweg 14, CH-4802 Strengelbach SCV-Infostelle. Prüfungsgebühr: CHF 2200.– inkl. Diplom Anmeldeunterlagen/ Informationen: Download via Homepage www.cp-technologe.ch oder Bestellung bei: SCV Infostelle, Postfach 509, CH-4005 Basel

Trägerschaft: Schweiz. Chemie und Pharmaberufe Verband, Postfach 509, CH-4005 Basel

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Der Nationale Qualifikationsrahmen Berufsbildung Das Schweizer Berufsbildungssystem bildet qualifizierte Fachkräfte aus. Ihre Abschlüsse sind im Ausland jedoch häufig nicht ausreichend bekannt. Der Nationale Qualifikationsrahmen Berufsbildung (NQR) soll hier gemeinsam mit Zeugniserläuterungen und Diplomzusätzen Abhilfe schaffen. Der NQR Berufsbildung soll die Orientierung im Bildungssystem erleichtern und zur besseren Vergleichbarkeit der Schweizer Abschlüsse in Europa beitragen. Zu diesem Zweck definiert der NQR Berufsbildung acht Niveaustufen, in die sämtliche formalen Abschlüsse der Berufsbildung eingestuft werden. Mit Hilfe des von der EU erarbeiteten Europäischen Qualifikationsrahmens – der als Referenzinstrument dient – sind die Schweizer Abschlüsse mit Abschlüssen anderer Länder vergleichbar. Abschlüsse der Berufsbildung Folgende Abschlussarten können in den NQR Berufsbildung eingestuft werden: 80

– Berufliche Grundbildung: eidgenössisches Berufsattest (EBA) und eidgenössisches Fähigkeitszeugnis (EFZ) – Höhere Berufsbildung: eidgenössische Berufsprüfung (BP) mit eidg. Fachausweis, eidgenössische höhere Fachprüfung (HFP) mit eidg. Diplom, eidgenössisch anerkannte Bildungsgänge der höheren Fachschulen mit Diplom HF sowie die Abschlüsse der Berufsbildungsverantwortlichen. Einstufung Der NQR Berufsbildung ist ein Transparenzinstrument. Die Einstufung erfolgt einzeln für jeden Abschluss anhand der Kompetenzen, die eine qualifizierte Berufsperson aufweist. Eine Einstufung wird immer von der Trägerschaft des Abschlusses beim SBFI beantragt. Im Verzeichnis der eingestuften Abschlüsse sind die Einstufungen einsehbar. Eine Einstufung im NQR Berufsbildung hat keinen Einfluss auf die Anerkennung eines Ab-

schlusses, den Titel oder die Zulassung zu anderen Bildungsangeboten. Zeugniserläuterung und Diplomzusatz Zu jedem eingestuften Abschluss der beruflichen Grundbildung wird eine Zeugniserläuterung erstellt. Zu jedem eingestuften Abschluss der höheren Berufsbildung gibt es einen Diplomzusatz. Diese Dokumente enthalten Informationen zum entsprechenden Abschluss. Sie ermöglichen Arbeitgebern im In- und Ausland eine Einschätzung der fachlichen Kompetenzen der Absolventinnen und Absolventen. Ziele Der NQR Berufsbildung, die Diplomzusätze und Zeugniserläuterungen sollen: – die Transparenz, Verständlichkeit und Vergleichbarkeit von Schweizer Berufsbildungsabschlüssen der beruflichen Grundbildung und der höheren Berufsbildung national und international verbessern;

– den hohen Wert der schweizerischen Berufsbildung zum Ausdruck bringen; – die internationale Anerkennung der höheren Berufsbildung stärken; – die gesellschaftliche Anerkennung und Wertschätzung der Berufsbildung im Vergleich zu akademischen Abschlüssen fördern; – die Mobilität von Fach- und Führungskräften erhöhen, indem die Chancen von in der Schweiz ausgebildeten Fach- und Führungskräften bei der Stellensuche im Ausland und bei ausländischen Firmen in der Schweiz verbessert werden. Die rechtliche Grundlage des NQR Berufsbildung ist die Verordnung über den nationalen Qualifikationsrahmen für Abschlüsse der Berufsbildung (RS 412.105.1), in deren Anhang auch die acht Niveaustufen definiert sind. Quelle: www.sbfi.admin.ch Chemie- und Pharma technologe/-technologin Chemie- und Pharmatechnologe/-technologin ist im Nationa9/2018

VERBANDSSEITE

len Qualifikationsrahmen (NQR) mit Niveau 5 eingestuft. Die für einen Abschluss auf Stufe EFZ erfolgte Einstufung auf diesem Niveau zeigt den hohen Stellenwert des Berufs in der Bildungslandschaft. Die Einstufung des/der Chemie- und Pharmatechnologen/-technologin wurde am 1. Juli 2018 offiziell auf der Homepage des SBFI aufgeschaltet. Sie wurden in der 8-stufigen Skala mit 5 eingestuft, genauso wie der Beruf

der Laborantin beziehungsweise des Laboranten. Die gleiche Einstufung der beiden Berufe ergibt sich aus den notwendigen Kompetenzen um erfolgreich im Berufsalltag handeln zu können. Wie das Einstufungsverfahren zeigt, sind die Anforderungen in beiden Berufen absolut vergleichbar und die Aussage «Wenn es für den Laboranten nicht genügt, kannst du noch beim CPT einsteigen» nicht mehr zutreffend ist.

Die Chemie- und Pharmatechnologin / der Chemie- und Pharmatechnologe EFZ übt einen hochkomplexen und anspruchsvollen Beruf an der Schnittstelle von Naturwissenschaft, Technik und Informatik aus. Dem schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verband (SCV) ist bewusst, dass der Beruf die verschiedensten Tätigkeiten und Anforderungen einer Fachfrau eines Fachmannes im Produktionsumfeld der chemisch-pharmazeutischen Industrie beinhal-

tet. Die Automation ist in unserem Beruf schon lange angekommen und eine tagtägliche Realität. Stetig muss sich der/die CPT mit den Herausforderungen von neuen Technologien oder Veränderungen im Umfeld auseinandersetzen. Die Einstufung der beiden Berufe zeigt den Stellenwert der beruflichen Grundbildung in der chemisch-pharmazeutischen Industrie.

nach Adelboden, um einen Outdoor-Parcours mit den Lernenden durchzuführen, einen Vortrag über Ernährung zu halten und offene Fragen zu beantworten. Es entstanden angeregte Diskussionen. Für den bunten Abend überlegten sich die Lernenden ein paar lustige Spiele: Wie viele Luftballons passen in eine Trainerhose oder wie lange kann jemand einen Schluck Wasser im Mund behalten, bis er wegen einem Flachwitz die Kontrolle verliert. Dann gab es auch ein Töggeli-Tournier und diejenigen, die noch nicht müde wa-

ren, spielten Karten im Aufenthaltsraum. Am Freitagmorgen wurde das Lagerhaus von oben bis unten geputzt. Emilio Marcon, ein Ortsansässiger, der seit über 30 Jahren als Hüttenwart des Sonnenrains und tätig ist, war zufrieden mit dem Resultat. Bei strahlend schönem Wetter traten wir unsere Heimreise per öffentliche Verkehrsmittel an und kamen ein paar Stunden später im grauen, verregneten Zofingen an.

Kurt Bächtold

SEKTION AARGAU

Ernährung und Sport – das waren die Themen des diesjährigen Projektlagers der Siegfried-Lernenden, die teilweise auch von SCV-Mitgliedern der Sektion Aargau begleitet wurden. Sie verbrachten Montag bis Freitag, vom 9. bis 13. April, im Zofinger Lagerhaus Sonnenrain in Adelboden. Wie in den Vorjahren durften sich die Jugendlichen freiwillig für die Kochgruppe melden. Das fünfköpfige Team unter der Leitung von Nathalie Zaugg stellte im Vorfeld die Menüs zusammen, kaufte die nötigen Lebensmittel und Verbrauchs artikel ein und verwöhnte die Lagergesellschaft während den Projekttagen kulinarisch mit viel Elan und Motivation. Die restlichen Lernenden wurden am Tag der Anreise in sechs Gruppen geteilt und befassten sich in den ersten zwei Tagen intensiv mit den Unterthemen: Lebensmittelintoleranz, Superfood, Light- und Zero-Produkte, Manipulation durch Werbung (in Bezug auf Ernährung), ausgewogene Ernährung und Low-CarbLow-Fat-Thematik. 9/2018

Mit Hilfe des Internets und auf Grund von eigenen Erfahrungen und Kenntnissen mussten die Lernenden Flip-Charts vorbereiten, um diese den anderen Gruppen vorzustellen. Sie mussten sich auch Fragen überlegen, die sie dem Ernährungs- und Sportspezialisten Alberto La Mattina schriftlich zu unterbreiten hatten. Am Dienstagmorgen ging ein Teil der Teilnehmenden auf eine Joggingtour mit Madeleine Müller, die anderen machten Denksport im Aufenthaltsraum des Lagerhauses. Zwischendurch hatten die Lernenden immer wieder Zeit, Basketball oder Tischtennis zu spielen und sich bei einem Töggeli-Match auszutoben. Am Dienstagabend gingen alle gemeinsam zur Sportarena, wo ihnen alle sechs Bowling-Bahnen zur Verfügung standen. Am Mittwochnachmittag reichte es sogar für eine kleine Tour durch das Dorf Adelboden, das in der Zwischensaison leider etwas ausgestorben schien. Alberto La Mattina kam am Donnerstag extra von Zofingen

Bild: zvg

Einblick in die Projekttage in Adelboden

Lernende der Siegfried AG 81

VERBANDSSEITE

SEKTION NORDOSTSCHWEIZ

Bild: Muf f H.

Ginkurs in Sissach

Die Sektion Nordwestschweiz nimmt am Ginkurs der Muff Haushalt AG in Sissach teil. In den idyllischen Lagen der bündnerischen Surselva entsteht auf über 1200 Metern Höhe in Brigels der Breil Pur, ein Gin, der dank höchster Qualität und schweizerischen Rohstoffen in Bioqualität Kenner

und Geniesser gleichermassen in Freudentaumel versetzt. Der London Dry Gin mit 45% -Volumen wird aus Biokräutern wie Alpenwacholder, Alpenrosen und Schokoladenminze hergestellt. Er wird mit kristallklarem Quellwasser aus den Bündner Bergen destilliert, von Hand abgefüllt und einzeln numeriert. Am Kursabend werden die Inhaber Beat Sidler und Gustav Inglin mehr über die Geschichte und den Qualitätsanspruch von Breil

Pur erzählen. Zur Degustation werden neben dem London Dry Gin weitere teils limitierte Auflagen von Breil Pur und anderen Herstellern gereicht. Quelle: Muff Haushalt, Sissach

Dauer: 3 Std. Kosten: CHF. 50.– Wie bisher sind die Lernende herzlich willkommen.

Datum: Freitag, 18. Oktober 2018 Treffpunkt: Vitrum an der Hauptstrasse 78, CH-4450 Sissach Endpunkt: Erlenmatt Beginn: 19.00 Uhr

Andreas Schläpfer Riehenring 189 CH-4058 Basel +41 61 534 22 38 +41 78 697 70 71 nordwestschweiz@cptechnologe.ch

Anmeldung wie üblich bis zum 1. Oktober 2018 an:

SEKTION OBERWALLIS

Bild: Stephan Zenklusen

Skitag in Zermatt

Als die meisten schon ihre Skier im Keller verstauten, gingen die Mitglieder der Sektion Oberwallis nochmals auf die Skier. In diesem Jahr konnten wir den Skitag erst am 14. April durchführen, was sich nicht unbedingt positiv auf die Beteiligung auswirkte, dafür durften die Mitglieder mit ihren Partnern teilnehmen. Die Matterhorn-Gotthardbahn transportierte uns von Brig nach Visp und anschliessend weiter nach Zermatt. Die einstündige Reise 82

mit dem Zug verging wie im Flug. In Zermatt war zu unserer Freude das Wetter bestens. Nachdem Tageskarte und Ausrüstung bereit waren, ging es zu Fuss zur Talstation der Gornergrat-Bahn. Dort wurden wir von unserem ortskundigen Mitglied und Organisator Juon Orlando in Empfang genommen. Mit der Gondel ging es hinauf ins Skigebiet Gornergrat. Nach einigen Fahrten zwischen Gornergrat und Riffelalp, wechsel-

ten wir hinüber zum Blauherd. Die Pisten waren ausgezeichnet, wie im Winter. Später am Morgen wurden wir auf der Riffelalp vom Mitglied Stoffel Leander in seinem Chalet empfangen. Dort hatten Leander und seine Gattin uns mit einem tollen Apéro verwöhnt bevor es im Restaurant Furri das Mittagessen gab. Nach einem guten SkifahrerMenü und Kaffee wollten wir noch einige Fahrten auf dem

Glacier Paradise machen. Wir wollten gerade aufbrechen, als ein Air-Zermatt-Helikopter vor uns einen Erkundungsflug machte. Dabei schauten wir dem Helikopter live bei den Lawinen sprengungen zu und genossen den Tag. Mit der Matterhorn-Glacier-Paradise-Bahn fuhren wir vom Furri wieder zurück ins weltbekannte Bergdorf. Mit dem Shuttle-Bus ging es direkt zum Bahnhof. Die Après-Ski-Kultur in Zermatt mussten wir diesmal ausfallen lassen, stattdessen traten die Teilnehmenden die Heimreise mit der Matterhorn-Gotthardbahn an. Ein herzliches «Vergelt’s Gott» unserem Mitglied und ortskundigen Führer Juon Orlando für diesen kurzweiligen und unterhaltsamen Sporttag.

Stephan Zenklusen 9/2018

PRODUKTE

Sicherheit für Mensch-Maschine-Kollaboration

Faulhaber hat eine neue Baureihe von Motion Controllern mit redundanter Sicherheitsabschaltung nach dem STO-Prinzip (Safe Torque Off) auf den Markt gebracht. Dabei wird die Energieversorgung zum Motor sofort unterbrochen, sodass er kein Drehmoment mehr erzeugen kann. Die Geräte der Baureihe MC 5004 P STO sind damit für den Betrieb bis zum Sicherheitsintegritätslevel SIL3 (IEC 61800-5-2) und zum Performancelevel PL e (EN ISO 13849-1) zertifiziert.

«Die neuen Motion Controller sorgen für Sicherheit in der Zusammenarbeit von Mensch und Maschine, auch in einer Industrie-4.0-Umgebung», betont Produktmanager Volker Hausladen. «Auf das Signal einer Sicherheitseinrichtung – zum Beispiel einer Lichtschranke – wird die angetriebene Einheit normkonform abgeschaltet, das Ereignis lokal und übergeordnet signalisiert beziehungsweise visualisiert.» Zugleich entsprechen die Geräte mit ihrer Kommunikations fähigkeit den Anforderungen hochgradig vernetzter Prozesse. Sie stehen mit den Schnittstellen USB, RS232, CANopen und EtherCAT zur Verfügung. Damit besitzen sie die Fähigkeit zur Echtzeit-Kommunikation mit der übergeordneten Prozessleittechnik und bieten grosse Flexibilität bei den Einsatzmöglichkeiten. Die Motion Controller der Baureihe MC 5004 P STO mit bis zu 50 V Versorgungsspannung und bis zu

12 A Spitzenstrom können in allen sicherheitsrelevanten Anwendungen in Maschinen und Robotern in Kombination mit Hochleistungsmotoren von Faulhaber eingesetzt werden. Damit stehen Systemlösungen zur Verfügung, mit denen jeweils der sichere Betrieb einer gesamten Achse abgedeckt ist. Der anzuschliessende Motortyp kann frei gewählt werden. Die spezielle Reglerstruktur der Baureihe erlaubt zudem eine aussergewöhnlich hohe Dynamik beim Betrieb der Motoren. Der integrierte Profilgenerator beherrscht auch komplexe Betriebsprofile. Position, Geschwindigkeit und Strom können zudem durch analoge Vorgaben unabhängig vom Feldbus geregelt werden. Die neuen Geräte kommen ohne ein externes Sicherheitsrelais für die Unterbrechung der Motorversorgung aus, was die Verdrahtung

einfach und kostengünstig macht. Ein ebenfalls zertifiziertes Motherboard, ein durchgängiges Steckerkonzept und eine umfangreiche Auswahl von Kabelzubehör erleichtern den elektrischen Anschluss zusätzlich. Die Anwendungssoftware Motion Manager bietet eine leistungsfähige und leicht zu bedienende Programmierumgebung, die unter anderem eine sehr einfache Inbetriebnahme erlaubt.

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In der Gaschromatografie wird neben Wasserstoff auch Zero Air (kohlenwasserstofffreie Luft) für die Versorgung der FID-Detektoren benötigt. Die beiden Versionen FID Tower und FID Station von Schmidlin Labor + Service AG liefern beide Gase aus einem Gerät. Da Platz auf dem Labortisch zur Mangelware wird, wurden die Station- oder die Tower-Version entwickelt. Erstere benötigt keinen neuen Platz, der Tower findet die Lücke. Die Generatoren überwachen alle

Funktionen sowie die Gasleitungen ausserhalb des Generators bis zu einem Verbraucher auf Dichtheit und leisten damit einen grossen Beitrag zur Anwendungssicherheit. Sie finden uns an der Ilmac 2018 in Lausanne am Stand C 07. Schmidlin Labor + Service AG Sarbachstrasse 5 CH-6345 Neuheim +41 41 757 51 51 theres.bieler@schmidlin-lab.ch www.schmidlin-lab.ch

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Zubehör, bilden das Herzstück des Programms. Jedes Präzisionsinstrument trägt seine eigene Seriennummer und durchläuft eine strenge Leistungskontrolle, die durch ein individuelles Zertifikat bestätigt wird. Ein stetes Engagement für Präzision und Qualität ist bei Socorex seit jeher Teil der Firmenkultur. Das «A bis Z»-Qualitätsmanagement umfasst die strikte Auswahl der Komponenten, die Qualitätsprüfung in jeder Fertigungsphase und die individuelle Leistungskontrolle im Labor. Jedes Instrument besitzt sein eigenes ISO-8655-Zertifikat. Die Garantiedeckung beträgt drei Jahre auf alle manuellen Pipetten und zwei Jahre auf elektronische Pipetten, Dispenser und Repetier-Pipetten. Ein internationales Netzwerk von Distributoren, ausgewählt unter den besten Labormateriallieferanten,

verfügt über ein grosses Angebot an Produkten und bietet technische Unterstützung sowie Reparatur- und Kalibrierungsdienstleistungen. Das leistungsfähige Socorex Service-Center, stationiert in den akkreditierten Labors in Ecublens, bietet ein umfassendes Reparatur- und Kalibrierprogramm an. Die Auswahl reicht von der Grundwartung, bis hin zu ISO-17025-akkreditierten Kalibrierungen aller Mikropipetten und Dispenser, unabhängig von ihrer Marke.

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Die Forschung mit allerkleinsten Teilchen erfordert allerhöchste Sorgfalt: In den Reinräumen des Center for Hybrid Nanostructures (CHyN) in Hamburg werden in nahezu staubfreier Umgebung Nanostrukturen hergestellt. Damit die unverfälschte Erzeugung der allerkleinesten Elemente gelingt, bestehen an die Materialien in dem Neubau höchste Anforderungen. Dies gilt auch für den Boden in den Reinräumen und Laboren. Er muss nicht nur höchst robust und medienbeständig sowie elektrostatisch ableitend sein, sondern auch absolut schwingungs- und damit erschütterungsfreies Arbeiten gewährleisten. Zum Einsatz kamen daher Bodensysteme aus Kautschuk von Nora Systems. Mit ihrer extrem dichten Oberfläche sind die Kautschukböden nicht nur besonders widerstandsfähig gegen Chemikalien und Desinfektionsmittel, sondern absorbieren durch ihre Dauerelastizität auch auftretende Schwingungen. Die Wissenschaftler im CHyN arbeiten mit unterschiedlichen Lösungs-

Gefriertrocknung für optimale Probenvorbereitung

mitteln wie Aceton und Isopropanol. Damit werden zum Beispiel Proben gereinigt. «Im täglichen Laborbetrieb lässt es sich nicht immer vermeiden, dass diese Flüssigkeiten auf den Boden gelangen», weiss Physikingenieur Thomas Finger, Technischer Leiter des CHyN. «Für uns war daher klar, dass der Fussboden ausserordentlich medienbeständig sein muss.» Der in den Reinräumen und Halbleiterlaboren auf fast 3500 m3 verlegte Noraplan Sentica ED widersteht auch Kontaminationen, Chemikalien und Desinfektionsmitteln. Nora-Kautschukböden sind vom Fraunhofer Institut IPA geprüft und ihre Eignung für GMP A sowie nach ISO 14644-1 bis Klasse 2 zertifiziert, Noraplan Sentica ED bis Klasse 3. Nora Flooring Systems AG Gewerbestrasse 16 CH-8800 Thalwil +41 44 835 22 88 info-ch@nora.com www.nora.com/ch

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Der kompakte Lyovapor L-200 sorgt für eine hochwertige Gefriertrocknung (–55 °C, 6 kg) mit hohem Automatisierungsgrad. Er wurde speziell für die Probenvorbereitung in der Lebensmittelanalytik entwickelt, damit die anschliessend zu analysierenden Proben schonend und effizient getrocknet werden. Das Gerät zeichnet sich durch eine benutzerfreundliche Methodenhandhabung und Bedienung aus. Ob auf dem Fahrtisch, auf der Arbeitsplatte oder im Abzug – der Lyovapor L-200 ist schnell und einfach zu installieren und das verstellbare Display erlaubt zudem das einfache Ablesen der Prozessparameter. Das Gerät bietet ausserdem verschiedene Trocknungskammeroptionen für Erfordernisse verschiedener Applikationen. Die modulare Trocknungskammer ist wechselbar und bietet verstellbaren Stellflächenabstand und die Möglichkeit zum Verbinden zweier Trockenre-

chen. Das Gerät zeichnet sich zudem dadurch aus, dass Anschlussventile, Sensoren und Vakuumpumpen leicht zugänglich sind. Die intuitive Kontrolleinheit bietet mit der Infinite-Control eine vollständige Steuerung jederzeit und an jedem Ort. Die Vorteile dieser Kontrolleinheit sind eine einfache Erstellung und Aufarbeitung von Methoden, Datenprotokollierung und Diagrammaufzeichnung in Echtzeit und gegebenenfalls eine Prozessunterbrechung. Zudem erlaubt Infinite Control den Zugriff auf die Prozessparameter an allen Geräten und sendet Informationen mittels Push-Nachrichten.

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Automatisierte Dynamische Headspace werden, ist manchmal die Erweiterung des Gerstel-Dynamisch Headspace (DHS) zum DHSlarge für Probengefässe bis zu 1 Liter erforderlich. Die Station zum manuellen Wechsel grossvolumiger Proben kann bei allen aktuellen Gerstel-DHS-Systemen ergänzt werden. Mit DHSlarge lassen sich Proben ohne verfälschende Schnittkanten untersuchen, ganze Werkstücke, Produkte, Verpackungen oder auch zum Beispiel Pflanzen können eingebracht werden. Der Wechsel zwischen Standard-DHS- und DHSlarge Funktion erfolgt im Handumdrehen.

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Pumpen für ein breites Anwendungsspektrum

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nie dagewesene Lebenserwartung zeichnet diese Pumpen aus. Die DPE-Serie hingegen besticht durch einen pulsationsreduzierenden Pumpenkopf, der eine zusätzliche Ansaugkammer im Pumpeninneren enthält. Dies ermöglicht eine gleichmässige Förderung des Mediums und wirkt zudem geräuschreduzierend. Ebenso erhöht er die Lebensdauer der Pumpe. Es sind verschiedene Modelle mit zum Teil bürstenlosen Motoren und einer Förderleistung von 100 bis 800 Milliliter pro Minute erhältlich. Nitto Kohki Europe GmbH Gottlieb-Daimler-Str. 10 D-71144 Steinenbronn +49 7157 989 5550 info@nitto.de www.nitto-kohki.eu

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Nitto Kohki entwickelt seit über 60 Jahren hochwertige Pumpen, Schnellkupplungen und Werkzeuge. Die Pumpen sind vielseitig einsetzbar, unter anderem in der Analytik und Medizintechnik. Sie erfüllen höchste Qualitätsansprüche, sind zuverlässig, leise und langlebig. Neben Vakuumpumpen und Kompressoren werden auch folgende Flüssigkeitspumpen angeboten: Die Bimor-Serie ist mit einem piezoelektrischen Bimorph (Membrane) ausgestattet. Die resistente Teflonbeschichtung im Inneren der Pumpe ist höchst widerstandsfähig und eignet sich hervorragend zur Förderung von aggressiven Flüssigkeiten und Gasen. Die Förderrate richtet sich nach der Betriebsspannung 100, 120 oder 230 Volt. Eine

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Weltweit erstes Laborprodukt aus dem 3D-Metall-Drucker

dimmbarer GMP-gerechter LED- Beleuchtung. Durch das Zusammenspiel von innovativer Umlufttechnik, hochgradiger Dichtheit und wartungsarmer Komponenten sind die Reinräume äusserst sicher und effizient. Wandund Deckenelemente des modular aufgebauten Reinraumsystems sind mit einem patentierten silikonfreien GMP-Dicht-Clip-System verbunden, was den Vorteil von flexiblen Erweiterungs- oder Rückbaumöglichkeiten bietet. Jedes Reinraumprojekt wird kundenspezifisch geplant und den individuellen Produktionsvorgängen und räumlichen Begebenheiten angepasst. Schilling Engineering Schweiz GmbH Dorfstrasse 37 CH-8219 Trasadingen +41 52 212 78 90 info@schillingengineering.ch www.schillingengineering.ch

Erstmalig zur Achema 2018 präsentierte DWK Life Sciences eine neue Generation Laborprodukte, die mit Lasertechnik aus feinstem Metallstaub hergestellt wird. DWK Life Sciences entwickelt unter der Marke Duran kontinuierlich innovative Laborprodukte. Ein besonderer Fortschritt ist jetzt dem Produktmanagement gelungen: Ein Anschlusssystem mit vier Edelstahl-Steckoliven, bei dem die Metallkomponente – der medizinischen Güteklasse 316L entsprechend – als komplette Einheit aus einem 3D-Metall-Drucker gefertigt wird. «Die Entwicklung neuer Laborprodukte, insbesondere aus hochwertigem Laborglas, unterliegt herkömmlich einem sehr langen Prozess», sagt Alistair Rees, Duran-Produktmanager. «Im Kontrast dazu, war die Entwicklungszeit für das 3D-gedruckte Anschlusssystem extrem kurz: Von der ersten Idee bis zum fertigen Produkt dauerte es lediglich zwei Monate.» Bislang wurden die GL 45 Anschlusssysteme mit Edelstahl-Steckoliven

durch konventionelle Maschinen und Schweissprozesse hergestellt. Dank der ergänzenden und vollautomatisierten 3D-Fertigung ist heute aber ein ganz neuer Herstellungsansatz möglich, indem das Design die Produktion bestimmt und nicht umgekehrt. Ein nach ursprünglicher Methode hergestelltes, vergleichbares Produkt wiegt über 150 Gramm, die gedruckte 3D-Version wiegt hingegen nur 50 Gramm, eine Gewichtsreduktion um zwei Drittel. Der 3D-Druck jeder Charge mit dem EOS System dauert rund 51 Stunden. Dank des computergesteuerten 400-Watt-Lasers wird das feine Edelstahl-Pulver Schicht für Schicht auf die exakt definierte Form aufgetragen und verschmolzen. Das Material kühlt sofort ab und die Steckoliven nehmen das gewünschte Design an. Im letzten Fertigungsschritt wird anhand physikalischer und elektrochemischer Prozesse die Produktoberfläche veredelt.

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PRODUKTE

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Dosierspritzen für den Weltmarkt

11-14 SEPTEMBER 2018 CONGRESS CENTER BASEL, SWITZERLAND 11-14 SEPTEMBER 1992 gegründet, hat sich ILS zum weltweiten Spezialisten für die Herstellung von Dosierspritzen aus Glas, Stahlkanülen und Ventilen etabliert. Hohe Qualität, Zuverlässigkeit sowie die Entwicklung kundenspezifischer Lösungen sind die Grundsätze der ILS-Marktphilosophie. Mit dieser passt Wicom International genau in das Profil von ILS als deren Vertriebspartner in der Schweiz, seit diesem Jahr als exklusiver Partner für die Marktbearbeitung aller Zielgruppen. Der umfangreiche Katalog an manuellen und Automatenspritzen spricht vor allem die Anwender in den Labors an. Mit einer Vielfalt von über 1000 Typen und Variationen an Mikroliterspit-

An international Life Sciences conference, bringing the best in fundamental research to a wide audience

12-14 SEPTEMBER

Industry exhibition with over 100 vendors showcasing state-of-the art technology and solutions

Business-oriented applied science forums covering a wider range of topics with focus on translating science to practice

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A showcase for Life Sciences companies during an innovative exhibition to win young and highly qualified scientists from Europe

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Mit der GLP-Checkliste auf der sicheren Seite

12-14 SEPTEMBER

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zen, Nadeln und Ventilen deckt ILS den gesamten Marktbedarf ab. Der Hauptfokus von ILS richtet sich aber an die Gerätehersteller. Basierend auf dem Know-how des Standardprogrammes entwickelt die gutaus gebaute und hoch motivierte ILS-Konstruktion Dosierlösungen für fast alle Bedürfnisse. Dosierspritzen nach Mass ist hier die Devise. Bei dieser Zielgruppe ist man bereits in der Entwicklungsphase neuer Geräte mit von der Partie und konstruiert genau die Spritze, welche die Dosier aufgaben der Kunden löst. Die ILS-Ingenieure sind für alle Fragen der verschiedenen Gerätehersteller offen und streben immer kostengünstige Lösungen an. «Gut aufgehoben» ist das Credo für die B&B- Geschäfte. Zwei Partner zusammen, die Lösung zum langfristigen Erfolg.

Das Qualitätssicherungssystem «Gute Laborpraxis», kurz GLP genannt, wurde 1978 eingeführt, nachdem die FDA (Food and Drug Administration) bereits in den Jahren davor erhebliche Mängel bei den toxikologischen Untersuchungen festgestellt hatte. Mit der Einführung des Chemikaliengesetzes wollte man bewirken, dass neu zugelassene Medikamente für den Menschen auch wirklich sicher sind und jegliche Risiken minimiert werden. Dabei wird Wert auf Nachvollziehbarkeit, Rückverfolgung, die Zuordnung von Verantwortlichkeiten und die Aufbewahrung gelegt. Mit der GLP werden auch die personellen, organisatorischen und räumlichen Voraussetzungen vor der Zulassung eines neuen Medikamentes geprüft. Um der GLP gerecht zu werden, gibt es auch spezielle Anforderungen an die Geräte, wie zum Beispiel Klimaschränke, die den Laboranten als Hilfsmittel dienen. Auch Wartungs- und Reparaturunterlagen müssen bei der Prüfung eines neuen Medikamentes einsehbar sein. Damit von der Geräteseite bei der Zulassung alle Regularien befolgt werden, hat Binder für seine Kunden eine sehr hilfreiche Checkliste aufgestellt. Diese leitet den Anwender durch die wichtigsten Punkte, die für die Einhaltung seiner Abläufe relevant sind. So wird beispielsweise gefragt: Ist die Versorgung von CO2 sichergestellt? Stehen Back-up-Schränke für den Notfall zur Verfügung? Ist ein Reinigungs-

20.06.18 14:45

plan oder ein Wartungsplan erstellt worden? All diese Fragen helfen dem Nutzer bei der Arbeit mit einem Simulationsschrank, wenn er die Qualitätsrichtlinien der Guten-Laborpraxis-Gesetz erfüllen will.

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