ChemieXtra 1–2/2018 by SIGWERB GmbH

1–2 / 2018

Januar/Februar 2018

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

Weiss Technik Schweiz erweitert das Vertriebsund Servicenetz. Jetzt auch Ihr Partner für Reinraumund Containment-Lösungen.

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SCHÖN, WENN DIE CHEMIE STIMMT Brenntag Schweizerhall ist der führende Chemiedistributeur in der Schweiz und bietet Ihnen die ganze Bandbreite von Dienstleistungen rund um die Chemie: Bei uns finden Sie ein komplettes Angebot an Industrie- und Spezialchemikalien, eine anwendungsorientierte Beratung, individuelle Problemlösungen und technischen Support. In allen Landesteilen der Schweiz beliefern wir bereits über 5.000 Kunden aus verschiedenen Industriezweigen, wie z.B. Pharma, Chemiesynthese, Kosmetik, Lebensmittel, Lacke & Farben, Kunststoffe, Wasseraufbereitung und viele andere. Als Schweizer Tochter der Brenntag Gruppe, des Weltmarktführers in der Chemiedistribution, sind wir Teil eines flächendeckenden internationalen Distributionsnetzwerks. Brenntag Schweizerhall AG Elsässerstrasse 231, CH-4056 CH-4013 Basel Telefon: +41 (0) 58 344 80 00 Fax: +41 (0) 58 344 82 08 E-Mail: info@brenntag.ch

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Mit uns stimmt die Chemie!

EDITORIAL

Lösungsmittel von ROTH

Einfach die beste Lösung.

Wissenschaft braucht Vermittler In der Schweiz stehen aktuell die Medienvielfalt und die Vermittlung von neusten Resultaten aus der Forschung in verschiedenen Bereichen vor ungewisser Zukunft. Stichworte dazu sind: Abstimmung zur Finanzierung des Schweizer Fernsehens und Radios, die Reduktion von Personal bei der Schweizerischen Depeschenagentur, aber auch die fortschreitenden Fusionen im Blätterwald. Die Auswirkungen und Folgen seien hier nicht diskutiert, Tatsache ist aber, dass damit die Vermittlung von Wissen zusehends leidet: Mediengefässe, die komplexe Sachverhalte der breiteren Bevölkerung und Anwenderschicht vermittelten, sind plötzlich in Frage gestellt. Die positive Seite ist, dass damit Fach- und Verbandszeitschriften eine grössere Wichtigkeit zukommt. Ein Geschäft, das wir mit viel Freude betreiben. Diese Ausgabe bietet Ihnen eine breite Palette unserer sorgfältigen Auswahl. Einige der vorgestellten Entwicklungen oder Entdeckungen bergen durchaus das Potenzial, schon bald Eingang in die kommerzielle Ent wicklung zu finden, so unter anderem der Atemtest der ETH Zürich, der bei Sportlern die Blutanalyse ersetzen dürfte, oder die Entwicklung von Muskelgewebe aus der Petrischale. Aber auch die Forschung in den Unternehmungen selbst bedarf der Vermittlung von Know-how in die Praxis. Davon zeugen die Artikel zur Füllstandsmessung und zur Explosionssicherheit in der Rubrik «Firmen berichten». Unser Redaktor Kurt Hermann hat seine neue Freiheit für eine Reportagereise nach Ostdeutschland genutzt. In einem mehrteiligen Bericht stellt er seine Erkenntnisse über die Entwicklung der Ostdeutschen Chemieparks

• Optimaler Einsatz in jedem Bereich

zusammen. Er schildert seine Eindrücke vom Chemiedreieck Halle-Berlin-

• Für jede Anwendung das geeignete

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Dresden in dieser und in den kommenden drei Ausgaben.

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

CHEMIE

Elektrodenmaterial aus der Mikrowelle

Dank der Aufklärung des Reaktionswegs bei der Herstellung von Lithium-Kobaltphosphat-Kristallen kann durch Modifizierung der Reaktionsbedingungen die Qualität des Endprodukts erhöht werden.

Parkinson schädigt Geruchssystem

Die Untersuchung legt nahe, dass Umweltfaktoren eine Auswirkung auf die Entwicklung von Parkinson haben.

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MEDIZIN

ERNÄHRUNG Schnitzel aus der Petrischale

BIOWISSENSCHAFTEN Atemtest statt Blutanalyse

Im Labor gezüchtetes tierisches Muskelgewebe verspricht ziemlich echten Fleischkonsum ohne schlechtes Gewissen. Der neu entwickelte Sensor stellt die Fettverbrennung und der Trainingsstand beim Menschen während per Atemtest fest.

NEWS

VERANSTALTUNGEN

LABOR Mehr Wissen über Proteine

Filtech 2018 Pharmazeuten und Chemikern ist es gelungen, eine genauere Methode der Protein-Massenspektrometrie zu entwickeln.

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 Pfaffacherweg 189, Postfach 19 CH-5246 Scherz Telefon +41 56 619 52 52 info@sigimedia.ch

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

Druck Werner Druck & Medien AG Kanonengasse 32 Postfach 2212 CH-4001 Basel Telefon +41 61 270 15 15 www.wd-m.ch

Abonnemente Telefon +41 41 711 61 11 info@sigwerb.com www.chemiextra.com Jahresabonnement Schweiz: CHF 38.00 (inkl. Porto/MwSt.) Jahresabonnement Ausland: CHF 58.00 (inkl. Porto)

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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TERMINE

VERFAHRENSTECHNIK Mit Genauigkeit punkten

FIRMEN BERICHTEN App zur Überwachung von Dosierpumpen

Radarfüllstandsmessgeräte eröffnen dank ihrer hohen Messgenauigkeit neue Perspektiven.

Der Kundenwunsch führte zur Entwicklung eines OnlineÜberwachungssystems von Dosierpumpen.

REPORTAGE

VERBANDSSEITE

PRODUKTE

LIEFERANTEN VERZEICHNIS

Wo die Chemieparks erfunden wurden

Der Besuch von drei mitteldeutschen Chemiestandorten gibt Einblick in die ostdeutsche Chemie- und Pharmaindustrie.

FORSCHUNGSWELT Die Atomsekunde wurde 50 Jahre alt

Ab Herbst 2018 wird das gesamte Internationale Einheitssystem auf Naturkonstanten beruhen.

ZUM TITELBILD

Sicherheit kennt keine Kompromisse, wenn es um das Arbeiten mit aktiven Wirkstoffen geht! Jetzt hat Weiss Technik das Vertriebs- und Servicenetz für seine Kunden erweitert. Michael Altmann, Geschäftsführer der Weiss Technik AG in Altendorf, hat diesen Schritt konsequent vorbereitet: «Unsere Kunden erhalten eine professionelle Beratung und einen Service direkt aus der Schweiz. Ein motiviertes Team unterstützt die Anwender 1–2/2018

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Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

Januar/Februar 2018

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in Ihren Entscheidungen und sorgt mit dem schweizweiten Servicenetz für kurze Reaktionszeiten, damit die Zuverlässigkeit der Produkte auch in unternehmenskritischen Bereichen durchgängig gewährleistet werden kann.» Lassen Sie sich gerne beraten, ganz sicher haben wir die optimale Lösung für Sie im Programm. Übrigens, auch wenn es um Umweltsimulations-Anlagen oder Reinraum-Systeme geht.

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Bilder: Andreas Battenberg/TUM

CHEMIE

Pinkfarbenes mikrokristallines Lithiumkobaltphosphatpulver.

Synthese von Hochvoltkathoden für Lithiumionenakkus

Elektrodenmaterialien aus der Mikrowelle Lithiumkobaltphosphat gilt unter Batterieforschenden seit einiger Zeit als Material der Zukunft. Es arbeitet bei höherer Spannung als das bisher verwendete Lithiumeisenphosphat und erreicht daher eine höhere Energiedichte. Dank der Aufklärung des Reaktionswegs bei der Herstellung von Lithiumkobaltphosphat-Kristallen kann durch Modifizierung der Reaktionsbedingungen die Entstehung des unerwünschten Lithiumkobaltphosphats vermieden werden, was den Prozessschritt vereinfacht und die Qualität des Endprodukts erhöht.

Andreas Battenberg 1 Power für unterwegs ist gefragt: Je leistungsfähiger der Akku, desto grösser die Reichweite von Elektroautos und desto länger die Betriebszeit von Handys und Laptops. Jennifer Ludwig von der Technischen Universität München hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich das vielversprechende Hochvoltkathodenmaterial Lithiumkobaltphosphat schnell, einfach, günstig und in höchster Qualität herstellen lässt.

Die Hoffnung ist pink Das Pulver, das Jennifer Ludwig vorsichtig in eine Glasschale schüttet und das im Licht der Laborlampe rosarot leuchtet, hat das Potenzial, Akkus in Zukunft noch leistungsfähiger zu machen. «Das Lithiumkobaltphosphat kann erheblich mehr Energie speichern als herkömmliche Kathodenma1

Technischen Universität München

terialien», erklärt die Chemikerin. Die Mitarbeiterin von Tom Nilges, Inhaber der Professur für Synthese und Charakterisierung innovativer Materialien an der Technische Universität München, hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich das pinke Pulver schnell, mit geringem Energieaufwand und in bester Qualität herstellen lässt. Lithiumkobaltphosphat gilt unter Batterieforschenden seit einiger Zeit als Material der Zukunft. Es arbeitet bei höherer Spannung als das bisher verwendete Lithiumeisenphosphat und erreicht daher eine höhere Energiedichte – 800 statt bisher knapp 600 Wattstunden pro Kilogramm.

Bisherige Verfahren: teuer und energieaufwendig Bisher war die Herstellung des Hochvoltkathodenmaterials jedoch aufwendig, energieintensiv und wenig effizient: Man benötigte drastische Bedingungen mit Temperaturen von 900 °C. «Die Kristalle,

Jennifer Ludwig stellt Reaktionsgefässe in den Mikrowellenofen.

die sich unter diesen extremen Bedingungen bilden, sind zudem unterschiedlich gross und müssen in einem zweiten energieintensiven Schritt erst zu nanokristallinem Pulver vermahlen werden», berichtet Jennifer Ludwig. Die entstehenden Körnchen besitzen zudem nur in einer Richtung genügend ionische Leitfähigkeit. Auf dem grössten Teil der Oberfläche läuft die 1–2/2018

CHEMIE

und Eigenschaften zu bestimmen. Da die neue Verbindung als Batteriematerial ungeeignet ist, modifizierte sie die Reaktionsbedingungen so, dass nur das gewünschte Lithiumkobaltphosphat entsteht. «Mit dem neuen Herstellungsverfahren können wir nun in einem einzigen Prozessschritt die leistungsfähigen plättchenförmigen Lithiumkobaltphosphat-Kristalle massgeschneidert und in hoher Qualität herstellen», urteilt Tom Nilges. «Damit ist eine weitere Hürde auf dem Weg zu neuen Hochvoltmaterialien überwunden.»

Durch Modifizierung der Reaktionsbedingungen entsteht nur das gewünschte Lithiumkobaltphosphat. Bild: Reprinted (adapted) with permission from (Inorg. Chem., 2017, 56 (18), pp 10950–10961). Copyright (2017) American Chemical Society.

chemische Reaktion zwischen Elektrodenmaterial und Elektrolyt im Akku nur schleppend ab.

Kristalle nach Mass Die von Jennifer Ludwig entwickelte Mikrowellensynthese löst all diese Probleme auf einen Schlag: Für die Gewinnung von hochreinem Lithiumkobaltphosphat benötigt man nur ein kleines Mikrowellengerät und eine halbe Stunde Zeit. Die Reagenzien werden zusammen mit einem Lösungsmittel in einem Teflonbehälter er-

hitzt. Gerade einmal 600 Watt Leistung reichen aus, um die notwendige Temperatur von 250 °C zu erzeugen und die Kristallbildung anzuregen. Die sich dabei bildenden flachen Plättchen haben einen Durchmesser von weniger als einem Mikrometer, eine Dicke von wenigen hundert Nanometern, und die Achse höchster Leitfähigkeit ist in Richtung Oberfläche orientiert. «Diese Form sorgt für eine bessere elektrochemische Leistungsfähigkeit, weil die Lithiumionen nur kurze Wege im Kristall zurücklegen müssen», erläutert Jennifer Ludwig.

Originalpublikationen Jennifer Ludwig, Stephan Geprägs, Dennis Nordlund, Marca M. Doeff, and Tom Nilges, «Co11Li[(OH) 5O][(PO3OH)(PO4) 5 ], a Lithium-Stabilized, Mixed-Valent Cobalt (II,III) Hydroxide Phosphate Framework», Inorg. Chem. (2017); DOI: 10.1021/acs. inorgchem.7b01152 Jennifer Ludwig, Cyril Marino, Dominik Haering, Christoph Stinner, Hubert A. Gasteiger, Tom Nilges, «Morphology-controlled microwave-assisted solvothermal synthesis of high-performance LiCoPO4 as a high-voltage cathode material for Li-ion batteries», Journal of Power Sources (2017); DOI: 10.1016/j.jpowsour.2016.12.059

Bild: Katia Rodewald/TUM

Gezielte Steuerung der Reaktion

Elektronenmikroskopische Aufnahme der plättchenförmigen Lithium-KobaltphosphatKristalle.

Und noch ein weiteres Problem konnte die Chemikerin bei ihren Experimenten lösen: Bei Temperaturen von über 200 °C und unter hohem Druck entsteht mitunter nicht das gewünschte Lithiumkobaltphosphat, sondern ein bisher unbekanntes, komplexes Kobalthydroxid-Hydrogenphosphat. Jennifer Ludwig gelang es, den Reaktionsweg aufzuklären, die chemische Verbindung zu isolieren und deren Struktur

Kontakt Prof. Dr. Tom Nilges Departement Chemie Technische Universität München Lichtenbergstrasse 4 D-85747 Garching +49 89 289 13111 tom.nilges@lrz.tum.de www.tum.de

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CHEMIE

Seltene Krankheit hilft Biowaffe zu immunisieren

Rizin braucht Zucker, um zu töten

Name geändert

Jasmin Taubenschmid, Doktorandin am IMBA und Erstautorin der Studie mit einer Rizinpflanze.

nen Ort in der Zelle gelangt, wo es lebenswichtige Prozesse verhindert, und wie sich eine Zelle davor schützen kann.

Rizin braucht Zugangscode aus Zucker Wie Forschende am Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (IMBA) in Wien nun herausfanden, liegt der Schlüssel im

Zucker. Sie identifizierten zwei Gene, die Rizin so tödlich machen. Fut9 und Slc35c1 regulieren einen besonderen Zuckerstoffwechsel in der Zelle: Fucose, nicht zu verwechseln mit dem Fruchtzucker Fructose, ist ein essenzieller Einfachzucker. Er wird an Proteine gebunden und kann so im Nachhinein deren Form und Funktion verändern. Da Fucose auch an die Proteine der Zellwand bindet, hat sie auch eine wichtige Rolle für Kommunikation und Transport zwischen Zellen und deren Umgebung. Für die tödliche Wirkung von Rizin verantwortlich sind die beiden Gene Fut9 und Slc35c1, indem sie dem Gift Zugang zum Transportsystem der Zelle gewähren. So gelangt es zu den Ribosomen, die es schliesslich zerstört. «Ein Blockieren der Gene – zum Beispiel durch ein künstlich hergestelltes Molekül – bringt den Transport von Rizin in den Zellen durcheinander, und es gelangt erst gar nicht an die Orte, wo es so grossen

Bild: UKM

Die Regenschirmattacke in London 1978 gab Rätsel auf: Ein Reporter wartete im Stadtverkehr auf den Bus, als ihn anscheinend zufällig ein vorbeigehender Passant mit der Spitze seines Regenschirms am Bein berührte. Vier Tage später war der Mann tot. Die Obduktion ergab, dass ihm mittels einer millimetergrossen Platinkugel das Pflanzengift Rizin ins Bein injiziert wurde. Immer wieder ist von Rizinattentaten zu lesen, wie dem erwähnten Attentat in London oder den «Ricin-Letters», die 2014 an Barack Obama adressiert waren. Glücklicherweise wurden letztere abgefangen, denn Gegengift gibt es bisher keines. Das Pflanzengift Rizin ist einer der giftigsten Eiweissstoffe, die es in der Natur gibt und damit eine der gefährlichsten Biowaffen. Einmal in den Organismus gelangt, entfaltet Rizin seine toxische Wirkung. Es zerstört in den Zellen die Proteinfabriken, die sogenannten Ribosomen, und beendet die fundamentalen Prozesse des Lebens radikal. Bereits winzige Dosen können innerhalb von 36 bis 72 Stunden zum Tod führen. Die Pflanze, Ricinus communis, die das tödliche Gift hervorbringt, wächst übrigens in so manchen Vorgärten und Parkanlagen. Das aus den Samen gewonnene Rizinusöl wird medizinisch und industriell genutzt, wobei das wasserlösliche Gift aus der Samenschale gewonnen werden kann. Seit Jahrzehnten sind deshalb Wissenschaftler auf der Suche nach einem wirkungsvollen Gegengift für diese Biowaffe. Zellgifte wie Rizin liefern der Biologie aber auch wichtige Erkenntnisse über die molekularen Eigenheiten einer Zelle. Etwa, welche Anlaufstellen ein Gift benutzt, um in die Zelle zu kommen, oder wie es an je-

Bild: IBMA

Am Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Wien fanden Forschende eine Möglichkeit, Zellen immun gegen die Biowaffe Rizin zu machen.

Thorsten Marquardt und sein Patient Jakob 1.

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Hochgiftige Rizinus-Bohnen.

Schaden anrichten kann. Denn dafür braucht das Gift eine charakteristische Zuckersignatur an der Zellwand, an die es binden kann», erklärt Jasmin Taubenschmid, Doktorandin in der Gruppe von Josef Penninger, dem Wissenschaftlichen Direktor des IMBA. Die Forschung bringt auch neue Erkenntnisse über die Liaison von Proteinen und Zucker, die für viele fundamentale biologische Prozesse eine Rolle spielt. «Bisher hat man Proteine und Zucker separat erforscht. Tatsächlich ist vor allem deren Interaktion spannend und liefert uns eine zusätzliche Ebene an Informationen», so Johannes Stadlmann, Proteinforscher am IMBA.

Extrem seltener Gendefekt als Schlüssel Eine besondere Kooperation mit der Universität Münster und der Universität Heidelberg trug dazu bei, den Wirkungsmechanismus der Biowaffe aufzuklären. Die Universitätskliniken stellten dem Forschungsteam am IMBA Zellproben eines Patienten zur Verfügung, bei dem aufgrund eines sehr seltenen Gendefekts der Fucosestoffwechsel nicht funktioniert. Denn einer von weltweit drei Menschen, die den Rizinangriff vermutlich überlebt hätten, ist ein 20-jähriger Mann, der seit seiner Geburt am Universitätsklinikum Münster (UKM) behandelt wird. Die Forschergruppe aus Wien griff also bei ihren Untersuchungen auf Studienergebnisse zurück, die in der Klinik für Kinderund Jugendmedizin am UKM gewonnen wurden: «Vor fast 20 Jahren lernten wir hier Jakob (Name geändert) kennen, der genau diese seltene Stoffwechselkrankheit hatte. Den Kollegen aus Wien stellten wir Proben zur Verfügung, mithilfe derer sie 1–2/2018

den Wirkungsmechanismus von Rizin entschlüsseln konnten», erklärt Thorsten Marquardt, Leiter des Bereichs Angeborene Stoffwechselerkrankungen am UKM. Nach der Aufnahme von Jakob am UKM war es dem Mediziner im Austausch mit Experten am Münsterschen Max-Planck-Institut und aus Heidelberg nach zweijähriger Arbeit gelungen, den molekularen Defekt zu entschlüsseln und eine Therapie zu entwickeln. Die Fieberschübe, die den Jungen dazu zwangen, ein ganzes Jahr im Krankenhaus zu verbringen, waren dank der Medikation schnell vorbei. «Die Erforschung seltener Erkrankungen führt oft zu erstaunlichen Erkenntnissen, die einem grossen Kreis an Menschen nützen kann», freut sich Josef Penninger und ergänzt: «Wie in diesem Fall, in dem die Erforschung der sehr seltenen Erkrankung des Fucose-Stoffwechsels, von der nur drei Fälle weltweit bekannt sind, wesentlich dazu beigetragen hat, die Idee einer präventiven Therapie gegen Rizinvergiftungen entstehen zu lassen.»

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Originalpublikation Jasmin Taubenschmid, Johannes Stadlmann, Markus Jost, Tove Irene Klokk, Cory D. Rillahan, Andreas Leibbrandt, Karl Mechtler, James C. Paulson, Julian Jude, Johannes Zuber, Kirsten Sandvig, Ulrich Elling, Thorsten Marquardt, Christian Thiel, Christian Koerner und Josef M. Penninger, «A vital sugar code for ricin toxicity», Cell Research (2017); DOI: 10.1038/cr.2017.116

Quelle: Pressemeldungen des IMBA und des Universitätsklinikums Münster (bearbeitet)

Kontakt Josef M. Penninger Institute of Molecular Biotechnology (IMBA) Vienna BioCenter Dr. Bohr-Gasse 3 A-1030 Wien +43 1 790 44 josef.penninger@imba.oeaw.ac.at www.imba.oeaw.ac.at

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CHEMIE

BIOWISSENSCHAFTEN

Zellähnliche Lipidvesikel mit Zellproteinen ausstatten

Eine stabile Hülle für künstliche Zellen Jede Zelle braucht eine Hülle. Eine Membran aus Fettmolekülen trennt das Zellinnere von der Umgebung und schafft dort ein für das Überleben notwendige Milieu. Auch für die Entwicklung künstlicher Zellen ist eine chemisch und mechanisch stabile Hülle eine wesentliche Voraussetzung.

Forschende der Max-Planck-Gesellschaft sowie der Universitäten in Heidelberg, Jena, Magdeburg und Bordeaux haben im Rahmen des MaxSynBio-Netzwerks mit einer neuen Methode Partikel aus unterschiedlichen Fettsäuren erzeugt, die sich ähnlich wie natürliche Zellmembranen verhalten. Die Wissenschaftler konnten die Vesikel zudem mit natürlichen Zellproteinen befüllen und in die Lipidschicht integrieren. Die Lipidpartikel sind ein wichtiger Schritt hin zur Entwicklung eines Modellsystems, mit dem sich die Abläufe in natürlichen Zellen untersuchen lassen. Sie könnten eines Tages auch ein Bestandteil künstlicher Zellen sein. Auf den ersten Blick erscheint die Membran natürlicher Zellen als eine vergleichsweise einfach aufgebaute Doppelschicht

aus Fettsäuremolekülen. Tatsächlich besitzt die Zellmembran jedoch Eigenschaften, die sich bislang kaum im Labor nachahmen lassen. So besitzen künstliche Zellen zwar eine Hülle aus Fettmolekülen, diese ist jedoch bislang zu instabil und undurchlässig. Wissenschaftler können solche Protozellen daher nicht mit Molekülen befüllen, die für Zellvorgänge wichtig sind.

Trick hilft, Lipidvesikel zu erzeugen Mit einem Trick haben die Max-Planck-Wissenschaftler zusammen mit ihren Kollegen nun Lipidvesikel erzeugt, die künftig die Hülle für künstliche Zellen bilden könnten. Die Forschenden nutzen dafür Tröpfchen

aus langkettigen organischen Molekülen, sogenannten amphiphilen Polymeren, die wie Tenside wirken. Die Tröpfchen bestehen aus einer äusseren Schicht sogenannter perfluorierter Polyether und einer innen liegenden Schicht aus wasserlöslichem Polyethylenglykol, an die Goldnanopartikel angelagert sind. Dank der unterschiedlichen Löslichkeit der inneren und äusseren Schicht schwimmen die Tröpfchen in einem ölhaltigem Medium, enthalten im Innern aber eine wässrige Lösung. Mithilfe eines Mikroinjektionssystems können die Forschenden nun winzige Lipidvesikel in die Polymertröpfchen injizieren. Durch die Zugabe von Magnesium lösen sich die Vesikel im Innern auf und verschmelzen zu einer einzigen Lipidschicht an der Innenseite der Tröpfchen.

Bilder: Weiss et al., Nature Materials 2017

Automatisierte Produktion

Winzige Lipidvesikel (links: SUV, GUV; grün) verschmelzen in einem Polymertröpfchen (orange, dunkelblau) nach der Zugabe von Magnesium zu einer einzigen durchgängigen Lipidschicht an der Innenseite des Tröpfchens (rechts).

«Die so entstehenden Lipidvesikel sind mechanisch und chemisch so stabil, dass wir Proteine in sie injizieren können, wie sie in natürlichen Zellen vorkommen», sagt Joachim Spatz vom Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg. Mithilfe eines eigens entwickelten Piko-Injektionssystems können die Forschenden genau einstellbare Mengen von Zellproteinen in die Polymer-Lipid-Vesikel injizieren. «Wir schaffen damit, pro Sekunde bis zu 1000 Vesikel mit Proteinen zu beladen, zum Beispiel Proteine des Zellskeletts wie Aktin und Tubulin und das Transmembranprotein Integrin. Auf diese Weise erhalten wir innerhalb kurzer Zeit genügend Vesikel für biologische oder medizinische Analysen», erklärt Joachim Spatz. Anschliessend entfernen die Wissenschaftler die Tensid-Hülle und überführen die Lipidvesikel in wässrige Lösung. So können diese dann beispielsweise mit Zellen in Kontakt treten. 1–2/2018

BIOWISSENSCHAFTEN

Durchfluss zuverlässig messen. Künstliches Vesikel mit einer Lipidhülle (grün). Injizierte Moleküle des Stützproteins Aktin lagern sich im Innern zu langen Fasern zusammen (rot) und bilden so ähnlich wie in natürlichen Zellen eine Art Stützskelett.

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Schneller produzierbares Modellsystem Die neue Technik befördert nicht nur die Entwicklung künstlicher Zellen, wie sie die Synthetische Biologie und in Deutschland das Forschungsnetzwerk MaxSynBio der Max-Planck-Gesellschaft vorantreibt. Sie stellt auch ein einfacher und schneller produzierbares Modellsystem zur Verfügung, an dem sich die Wechselwirkung mit Signalmolekülen, anderen Zellen oder auch Viren untersuchen lässt.

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Originalpublikation Marian Weiss, Johannes Patrick Frohnmayer, Lucia Theresa Benk, Barbara Haller, Jan-Willi Janiesch, Thomas Heitkamp, Michael Börsch, Rafael B. Lira, Rumiana Dimova, Reinhard Lipowsky, Eberhard Bodenschatz, Jean-Christophe Baret, Tanja Vidakovic-Koch, Kai Sundmacher, Ilia Platzman & Joachim P. Spatz, «Sequential bottom-up assembly of mechanically stabilized protocells by microfluidics», Nature Materials (2017); DOI: 10.1038/ nmat5005

Kontakt Prof. Dr. Joachim P. Spatz Max-Planck-Institut für medizinische Forschung Jahnstrasse 29 D-69120 Heidelberg +49 711 689 36 10 spatz@is.mpg.de www.mpimf-heidelberg.mpg.de

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BIOWISSENSCHAFTEN

Fettverbrennung per Atemanalyse messen

Atemtests anstelle von Blutanalysen «Einmal blasen bitte», gilt in Zukunft nicht nur für Alkoholkontrollen der Polizei, sondern auch zur Überprüfung des Trainingsstands von Sportlerinnen und Leuten, die den Speckröllchen den Kampf angesagt haben. Mit einem von Forschenden an der ETH Zürich entwickelten Sensor können diese Personen ganz nun einfach per Atemanalyse messen, wann ihr Körper beginnt, Fett zu verbrennen.

Fabio Bergamin Wer überzählige Kilos loswerden möchte, dem raten Experten, weniger zu essen und sich mehr zu bewegen. Ausdauertraining ist eine Möglichkeit. Der Körper verbrennt dabei nicht nur Kohlenhydrate wie Zucker, sondern auch Fette. Wann der Körper beginnt, Fett zu verbrennen, lässt sich heute zum Beispiel mit der Analyse von Biomarkern im Blut oder im Urin bestimmen. Wissenschaftler der ETH Zürich und des Universitätsspitals Zürich entwickelten nun eine Methode, mit der sich der Fettabbau ganz einfach und in Echtzeit in der Atemluft von Sporttreibenden nachweisen lässt. Mit empfindlichen Messmethoden können in der Atemluft über 800 verschiedene Moleküle des menschlichen Stoffwechsels nachgewiesen werden. Eines davon ist das Abbauprodukt Aceton. «Beim Fettabbau im Körper entstehen Nebenprodukte, die ins Blut gelangen», erklärt Andreas Güntner, Postdoc an der ETH Zürich. In den Lungenbläschen können diese Moleküle in die Atemluft übertreten, besonders die leichtflüchtigen unter ihnen. Das flüchtigste dieser Fettabbauprodukte ist Aceton. Andreas Güntner und seine Kollegen entwickelten einen kleinen Gassensor, der diesen Stoff misst. Ihr Sensor ist viel empfindlicher als bisherige Senso-

Aceton

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Mit empfindlichen Messmethoden können in der Atemluft über 800 verschiedene Moleküle des menschlichen Stoffwechsels nachgewiesen werden. Eines davon ist das Abbauprodukt Aceton. (Bild: Güntner et al., J Mater Chem B (2016), 4: 5358. Published by the Royal Society of Chemistry).

ren: Er kann einzelne Aceton-Moleküle in hundert Millionen anderer Moleküle nachweisen. Ausserdem misst der Sensor nur Aceton und nichts anderes; die weiteren flüchtigen Komponenten in der Atemluft beeinflussen die Messung nicht.

Grosse individuelle Unterschiede In Zusammenarbeit mit Lungenspezialisten am Universitätsspital Zürich unter der Leitung von Malcolm Kohler, Professor und Direktor der Klinik für Pneumologie, überprüften die Wissenschaftler die Funktion des Sensors bei Sport treibenden Freiwilligen. Diese absolvierten eineinhalb Stunden Training auf einem Fahrradergometer mit zwei kurzen Pausen. In regelmässigen

Abständen liessen die Forschenden die Probanden in ein Röhrchen blasen, das mit dem Acetonsensor verbunden war. «Wir konnten damit zeigen, dass sich der Acetonausstoss in der Atemluft von Mensch zu Mensch stark unterscheidet», sagt Andreas Güntner. Die frühere und mittlerweile überholte Lehrmeinung besagte, dass Sportreibende erst nach einer bestimmten Trainingszeit und Herzfrequenz beginnen, Fett zu verbrennen. In den Messungen der Zürcher Wissenschaftler setzte die Fettverbrennung bei einigen Probanden tatsächlich erst gegen Ende der eineinhalbstündigen Trainingseinheit ein. Bei anderen Freiwilligen zeigten die Messungen, dass ihr Körper schon viel früher Fett verbrennt. Kontrollmessungen ergaben, dass die neue Messmethode gut mit der Konzent1–2/2018

BIOWISSENSCHAFTEN

ration des Biomarkers Beta-Hydroxybutyrat im Blut der Probanden übereinstimmt. Diese Blutanalyse ist eine der heutigen Standardmethoden, um den Fettabbau nachzuverfolgen.

Bei dem von den Wissenschaftlern entwickelten Sensor handelt es sich um einen Chip, der mit einem porösen Film aus speziellen halbleitenden Nanopartikeln beschichtet ist. Die Partikel bestehen aus Wolframtrioxid, welches die Forschenden mit einzelnen Siliciumatomen versetzt hatten. Die Entwicklung dieses Chips begann vor sieben Jahren. Damals entdeckten Sotiris Pratsinis, Professor am Departement für Maschinenbau und Verfahrenstechnik der ETH Zürich und seine Mitarbeitenden, dass Wolframtrioxid-Nanopartikel mit Aceton wechselwirken, sofern die Atome der Nanopartikel in einer bestimmten Kristallstruktur

Bilder: Simon Zogg/ETH Zürich

Wechselwirkung mit Nanopartikeln

Eine Studentin demonstriert den Versuchsaufbau.

angeordnet sind. Die Wechselwirkung verringert den elektrischen Widerstand des mit den Nanopartikeln beschichteten Chips, was messbar ist. Ursprünglich war die Idee, den Chip zur Diagnose von Diabetes zu verwenden.

Denn in der Atemluft von Patienten mit unbehandeltem Diabetes Typ 1 lassen sich hohe Acetonkonzentrationen nachweisen. Mittlerweile konnten die Wissenschaftler jedoch zeigen, dass der Sensor auch empfindlich genug ist, um die sehr

Bunte Vielfalt an Containment-Lösungen Damit Sie entspannt und sicher arbeiten können: Laborabzüge mit und ohne Aktivkohle, Laminar-Flow-Kabinen, Pathologie-Tische, mobile Systeme und Sicherheitswerkbänke.

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BIOWISSENSCHAFTEN

Bild: Andreas Güntner/ETH Zürich

handliches Gerät einzubauen. «Damit können Sportler und Abnehmwillige individuell überprüfen, wann ihr Körper beginnt, Fett zu verbrennen, um so ihr Training zu optimieren», erklärt Andreas Güntner.

Günstig, klein und dennoch hochempfindlich

Der in der Studie verwendete Acetonmesschip.

geringen Acetonkonzentrationen im Atem von Sporttreibenden nachzuweisen. Der in der dieser Studie verwendete Chip hat die Grösse eines Fünfrappenstücks. Die Wissenschaftler sind allerdings daran, die Messtechnik soweit zu verfeinern, dass sie auch mit deutlich kleineren Chips möglich werden soll. Ziel ist, den Chip in ein

Hochempfindliche Acetonmessungen konnte man schon bisher in Massenspektrometern machen. Dabei handelt es sich jedoch um grosse und mehrere hunderttausend Franken teure Laborgeräte. Solche nutzen die Forschenden in der aktuellen Studie, um ihre Messungen zu überprüfen. Auch gibt es bereits tragbare Geräte für die Acetonmessung im Atem. Diese kann man jedoch nur einmal verwenden, und sie zeigen das Resultat erst nach einigen Minuten an. «Unsere Technik hingegen hat den grossen Vorteil, dass sie günstig, handlich und dennoch hochempfindlich ist, sowie zudem Echtzeitmessungen ermöglicht», sagt

Andreas Güntner. «Sie eignet sich daher für den Alltagsgebrauch, fürs Training in einem Fitnesscenter oder während einer Diät.» Die Wissenschaftler planen nun, ihre Messmethode zur Marktreife weiterzuentwickeln. Einen Messgerätprototypen gibt es bereits. Zugleich sind die Wissenschaftler daran, Gassensoren für weitere medizinisch interessante Moleküle in der Atemluft zu entwickeln, darunter solche für Ammoniak, mit dem sich die Nierenfunktion überprüfen lässt, Isopren, um den Cholesterin-Stoffwechsel zu untersuchen, und verschiedene Aldehyde für die Früherkennung von Lungenkrebs. Originalpublikation A. T. Güntner et al., «Noninvasive Body Fat Burn Monitoring from Exhaled Acetone with Si-doped WO 3-sensing Nanoparticles», Analytical Chemistry (2017); DOI: 10.1021/acs.analchem.7b02843 www.ethz.ch

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BIOWISSENSCHAFTEN

Hoffnungsträger «Comammox»-Bakterien

Langsam, aber supereffizient Der natürliche Stickstoffkreislauf der Erde wird vor allem durch die Düngung mit Stickstoff in der Landwirtschaft massiv beeinflusst. Das hat dramatische ökologische Folgen. Ein Prozess, die Nitrifikation, ist dabei besonders wichtig. Sie wird von Mikroorganismen durchgeführt. Ein internationales Forschungsteam an der Universität Wien hat herausgefunden, dass neuartige «Comammox-Bakterien» die Nitrifikation viel effizienter durchführen als andere Mikroben – womöglich mit weitreichenden Folgen für Landwirtschaft, Kläranlagen und für die Aufbereitung von Trinkwasser.

Bild: Anne Daebeler und Stefano Romano

Daher reguliert die Nitrifikation, wie viel Stickstoff im Boden als Nährstoff für Wildund Nutzpflanzen zur Verfügung steht und wie stark Grundwasser, Flüsse, Seen und Meere mit dem Stickstoff aus Düngern belastet werden. Die Nitrifikation ist aber auch für die Reinigung von Abwasser in Kläranlagen unerlässlich und spielt eine wichtige Rolle in der Aufbereitung von Trinkwasser.

Effiziente Comammox-Bakterien Einem internationalen Team unter der Leitung von Michael Wagner und Holger Daims, Mikrobiologen am Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung

Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Zellaggregats von Comammox-Bakterien der Art Nitrospira inopinata. Die spiralförmig gewundene Gestalt der Zellen ist gut erkennbar. Die Zellen haben einen Durchmesser von etwa 0,3 Mikrometer und sind bis zu 1,7 Mikrometer lang.

Was haben Trinkwasser, Abwasser, unberührte und landwirtschaftlich genutzte Böden gemeinsam? Überall kommt – in verschiedenen Mengen – Ammonium vor, eine Stickstoffverbindung, die während der Zersetzung abgestorbener Lebewesen frei wird und auch oft als Stickstoffdünger Verwendung findet. Letzteres hat massiven Einfluss auf den natürlichen Stickstoffkreislauf: Aufgrund menschlicher Aktivitäten wird vielen Ökosystemen mehr Stickstoff in Form von Ammonium zugeführt als durch natürliche Prozesse. Die Folgen sind dramatisch und reichen vom Verschwinden vieler Pflanzen über belastetes Grundwasser bis hin zur Eutrophie1 0– /2 2/ 02 10 71 8

rung (dem «Umkippen») von Gewässern, sauerstoffarmen «Todeszonen» in den Meeren und der Ansammlung des besonders starken Treibhausgases Distickstoffmonoxid (Lachgas) in der Atmosphäre.

Wichtige Nitrifikation Im Stickstoffkreislauf wird Ammonium von Mikroorganismen zuerst in giftiges Nitrit und anschliessend in das etwas harmlosere Nitrat umgewandelt. Dieser zweistufige Prozess wird «Nitrifikation» genannt und hat eine immense ökologische Bedeutung. Nitrat geht besonders leicht aus Böden ins Grundwasser verloren.

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BIOWISSENSCHAFTEN

Daims fügt hinzu: «Dieser Befund verändert unser bisheriges Bild der Nitrifikation völlig. Lange Zeit glaubte man, dass andere Mikroben aus der Gruppe der Archaeen das Ammonium am effizientesten abbauen. Die Comammox-Bakterien können das offenbar noch besser.»

Bild (Johann Dréo) und Text: Wikipedia

Potenzial für neue Anwendungen

Als Nitrifikation (bzw. Nitrifizierung) bezeichnet man die bakterielle Oxidation von Ammoniak (NH3) bzw. Ammoniumionen (NH 4 +) zu Nitrat (NO 3 − ). Sie besteht aus zwei gekoppelten Teilprozessen: Im ersten Teil wird Ammoniak zu Nitrit oxidiert, das im zweiten Teilprozess zu Nitrat oxidiert wird. Beide Teilprozesse liefern für die beteiligten Organismen ausreichend Energie für Wachstum und andere Lebensvorgänge.

plete ammonia oxidizers») wurden von dem Team erstmalig 2015 in einem «Nature»-Artikel beschrieben. Sie wandeln Ammonium ganz allein zu Nitrat um – ansind dazu auf ArbeitsteiTOSOH_Ins_58x90_4c_Layout 1 20.12.12 07:47dere SeiteMikroben 1 lung angewiesen, in der jeder Partner nur einen der zwei Schritte der Nitrifikation durchführt.

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der Universität Wien, gelang nun erstmals die Isolierung in Reinkultur und die exakte Charakterisierung eines «Comammox»Bakteriums. Comammox-Bakterien («com-

Geissbrunnenweg 14 · CH-4452 Itingen BL Tel. 061 971 83 44 · Fax 061 971 83 45 E-Mail: info@sebio.ch · www.sebio.ch

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Was bedeutet dies für die Praxis in Landwirtschaft, Kläranlagen und Trinkwasseraufbereitung? «Erstmals haben wir Einblicke in die Bedeutung der rätselhaften Comammox-Bakterien für den Stickstoffkreislauf gewonnen. Auf dieser Basis kann man neue Ansätze entwickeln, die Nitrifi kation zu kontrollieren und in technischen Systemen besser zu nutzen», erklärt Wagner: «Das könnte helfen, die Stickstoffproblematik zu entschärfen. Jetzt müssen wir noch herausfinden, ob Comammox-Bakterien mehr oder weniger Lachgas freisetzen als andere Mikroben im Stickstoffkreislauf.»

Orginalpublikation K. Dimitri Kits, Christopher J. Sedlacek, Elena V. Lebedeva, Ping Han, Alexandr Bulaev, Petra Pjevac, Anne Daebeler, Stefano Romano, Mads Albertsen, Lisa Y. Stein, Holger Daims & Michael Wagner, «Kinetic analysis of a complete nitrifier reveals an oligotrophic lifestyle», Nature (2017); DOI: 10.1038/nature23679

Langsame Vermehrung als Erschwernis «Die Aufreinigung der Comammox-Bakterien von den anderen Mikroorganismen in der Probe war eine riesige Herausforderung, da Comammox-Bakterien sich nur langsam vermehren und wir die optimalen Bedingungen für ihre Zucht noch nicht kannten», sagt Wagner. Mit der Reinkultur gelang der Nachweis, dass ComammoxBakterien Ammonium selbst dann noch zu Nitrat umsetzen können, wenn das Ammonium nur in äusserst niedrigen Konzentrationen in ihrer Umgebung vorhanden ist. «Comammox-Bakterien vermehren sich zwar langsam, sind dafür aber extrem effi zient», so Dimitri Kits, Erstautor der Studie.

Kontakt Assoz.-Prof. Holger Daims Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung Universität Wien Althanstrasse 14 D-1090 Wien +43 1 4277 766 04 holger.daims@univie.ac.at www.univie.ac.at

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LABOR

Verbesserte Massenspektrometrieverfahren

Mehr Wissen über die Struktur von Proteinen Pharmazeuten und Chemikern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg ist es gelungen, eine genauere Methode der Protein-Massenspektrometrie zu entwickeln. Mit dem Verfahren können bereits kleinste Mengen von Proteinen erforscht werden. Die Forschergruppe konnte zeigen, dass sich bei der Massenspektrometrie viel genauere Erkenntnisse zur Struktur von Proteinen gewinnen lassen, wenn die Proteine zuvor mit Carbonyldiimidazol vermischt werden.

Die Arbeitsgruppe um die Pharmazeutin Andrea Sinz, Professorin der Martin-LutherUniversität Halle-Wittenberg, wollte herausfinden, ob sich mithilfe einer bestimmten chemischen Verbindung, Carbonyldiimidazol (CDI), genauere Ergebnisse bei der Strukturuntersuchung von Proteinen mittels Massenspektrometrie erzielen lassen. Der Stoff wird seit den 50er-Jahren als Synthesereagenz verwendet, für völlig andere Anwendungen als die Massenspektrometrie. «Ein Vorteil von CDI ist, dass dieses Reagenz einfach und kostengünstig zu beziehen ist», sagt Andrea Sinz.

Bild: Wikipedia

Andrea Sinz und ihre Arbeitsgruppe setzen die Cross-Linking-Massenspektrometrie ein. Als Reagenz nutzen sie Carbonyldiimidazol. Dieses funktioniert wie ein molekulares Lineal: Je nach Art und Struktur der Proteine wird der Stoff an bestimmten Stellen gebunden. Anschliessend wird das Proteingemisch in kleine Teile zerlegt, die vom Massenspektrometer analysiert werden. «Über unser molekulares Lineal sehen wir dann, an welchen Stellen das Protein vernetzt wurde und können so Rückschlüsse über seine Struktur ziehen. Je kleiner das Lineal ist, desto genauer

Carbonyldiimidazol

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Bild: Michael Deutsch

Cross-Linking mit Carbonyldiimidazol

Andrea Sinz bei der Arbeit an einem Massenspektrometer.

sind unsere Daten», erklärt die Pharmazeutin. Bisher wurden vor allem Reagenzien verwendet, die deutlich länger waren als CDI. In mehreren Versuchsreihen konnte die hallesche Forschergruppe nun zeigen, dass sich CDI sehr gut für das Cross-Linking eignet: CDI ist viel kürzer und kann zusätzlich an wesentlich mehr Stellen der Proteine reagieren als bisherige Reagenzien. Gleichzeitig lässt sich die Substanz für alle verschiedenen Arten von Proteinen einsetzen. Originalpublikation C. Hage, C. Iacobucci, A. Rehkamp, C. Arlt und A. Sinz, «The First Zero-Length Mass Spectrometry-Cleavable Cross-Linker for Pro-

tein Structure Analysis». Angew. Chem. Int. Ed. (2017); DOI: 10.1002/anie.201708273

Kontakt Prof. Dr. Andrea Sinz Institut für Pharmazie Abteilung Pharmazeutische Chemie und Bioanalytik Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Universitätsplatz 10 D-06108 Halle +49 345 55 25 170 andrea.sinz@pharmazie.uni-halle.de www.uni-halle.de

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LABOR

Neues Multifunktions-Elektronenmikroskop

Scharfer Blick auf empfindliche Proben Atomgenau hinsehen kann für Materialforschende entscheidend sein – egal, ob es sich um organische Solarzellen, Zement oder optische Schaltkreise handelt. Mikroskope, die statt Licht Elektronen nutzen, sind daher für robuste Materialien das Werkzeug der Wahl. Empfindliche Materialien werden durch die Beleuchtung mit energiereichen Elektronen allerdings geschädigt. Am Karlsruher Institut für Technologie hat nun ein Elektronenmikroskop den Betrieb aufgenommen, das auch mit «weichen» Elektronen eine hohe Auflösung erreicht.

Ein neues Multifunktions-Elektronenmikroskop kann Strukturen in empfindlichen Materialien aufspüren. «Das neue Multifunktions-Elektronenmikroskop ergänzt die vorhandenen Geräte am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und öffnet neue Forschungshorizonte», unterstreicht Dagmar Gerthsen, Professorin und Leiterin des Laboratoriums für Elektronenmikroskopie am KIT. «Das neue Mikroskop vereint verschiedene Werkzeuge in einem Gerät und es erlaubt damit, in wenigen Arbeitsschritten komplementäre Informationen über eine Probe zu gewinnen.» Üblicherweise verbessert man die Auflösung von Elektronenmikroskopen, indem man die Energie der Elektronen steigert. Dies kann aber dazu führen, dass die Elektronen auch Strukturen in der zu untersuchenden Probe verändern oder zerstören. Das neue Mikroskop nutzt daher vergleichsweise energiearme Elektronen von rund 30 Kev. Es kann sowohl als Rasterelektronenmikroskop (REM) als auch als Rastertransmissionselektronenmikroskop (STEM) genutzt werden. Es bietet daher die Möglichkeit, sowohl die Struktur im Inneren einer Probe wie auch deren Oberflächentopografie zu untersuchen. Die nominelle Auflö1

Karlsruher Institut für Technologie

Bild: M. Balzer / KIT

Kosta Schinarakis 1

Nahaufnahme des neuen Multifunktions-Elektronenmikroskops am KIT.

sung des Geräts beträgt rund 0,3 bis 0,6 Nanometer (STEM bzw. REM), was etwa drei bis sechs Atomradien entspricht.

Wesentliche Funktionen verstehen Damit lassen sich in Materialien strukturelle Eigenschaften charakterisieren und mit wichtigen funktionellen Eigenschaften kor-

relieren, um wesentliche Funktionen zu verbessern oder zu verstehen, etwa die Effizienz von Solarzellen, die chemische Aktivität von Katalysatoren, oder mögliche toxikologische Auswirkungen von Nanopartikeln in biologischen Zellen. Die Möglichkeit, Proben gleichzeitig mit verschiedenen Detektoren zu untersuchen, macht das Mikroskop besonders leistungsstark. «Dadurch erhalten wir neue

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LABOR

Bilder: Cheng Sun / KIT

FIB bezeichnet, kann in der Probe nanometerfeine Gräben ziehen und damit «vergrabene» Schichten unterhalb der Probenoberfläche freilegen. So lassen sich auch Querschnitte an interessanten Untersuchungsstellen zielgenau nach Bedarf erstellen. Die Kombination von hochauflösender REM, STEM sowie FIB und chemischer Analyse in einem Gerät macht das neue Mikroskop zu einer Schlüsseltechnologie in vielen Feldern der Grundlagen- und angewandten Forschung, die es erlaubt, die

Innere Struktur von Kohlenstoffnanoröhren mit Katalysatorpartikel (oben) und Oberflächentopographie (unten).

Freiheitsgrade bei der Untersuchung, die uns weiterbringen als die Auflösung alleine», erklärt Erich Müller vom Laboratorium für Elektronenmikroskopie am KIT. Es werden unterschiedliche Wechselwirkungen der Elektronen mit der Probe genutzt, die den Experten neue Erkenntnisse bezüglich Oberflächen- und Volumenbeschaffenheit der Probe liefern. Mittels Röntgenanalyse wird ausserdem deren chemische Zusammensetzung bestimmt. Eine spezielle Kamera für die Abbildung der gebeugten transmittierten oder zurückgestreuten Elektronen erlaubt Rückschlüsse über die kristalline Struktur des untersuchten Materials.

Erstes Gerät weltweit «Wir können nun in einem Gerät chemische und physikalische Eigenschaften der Proben umfassender bestimmen und gewinnen ein tieferes Verständnis des atomaren Aufbaus», ergänzt Erich Müller. Die Wissenschaftler am Laboratorium für Elektronenmikroskopie haben das neue Mikroskop in den letzten Jahren zusammen mit dem Hersteller Thermo Fisher Scientific konfiguriert. Es ist das erste ausgelieferte Gerät dieser Art weltweit. Weitere Forschungsmöglichkeiten eröffnet ein integriertes Fräswerkzeug für die Nanowelt: Ein fokussierter Ionenstrahl, als 1–2/2018

Auswirkungen von nanoskaligen Strukturen auf Materialeigenschaften zu studieren.

Kontakt Kosta Schinarakis Karlsruher Institut für Technologie Kaiserstrasse 12 D-76131 Karlsruhe +49 721 608 41956 schinarakis@kit.edu www.kit.edu

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MEDIZIN

Umwelteinfluss und Viren unter Verdacht

Parkinson schädigt Geruchssystem

Das erste Symptom der Parkinsonerkrankung ist oft eine Beeinträchtigung des Geruchssinns. Typisch für diese neurodegenerative Erkrankung ist die irreparable Schädigung von Hirnarealen, die vor allem für die Kontrolle von Bewegungsabläufen verantwortlich sind. Inwieweit das olfaktorische System in diesem Zusammenhang betroffen sein könnte ist noch unklar. Wissenschaftler der Max-Planck-Forschungsstelle für Neurogenetik in Frankfurt und der Universität Auckland in Neuseeland haben nun Riechkolben von Parkinsonpatienten untersucht und mit Proben von nicht betroffenen Menschen verglichen. Dabei haben sie festgestellt, dass der Anteil an funktionalen Einheiten dieses Hirnareals – die sogenannten Glomeruli – bei Menschen mit Parkinson nur halb so gross ist wie bei gesunden Menschen. Ausserdem sind sie in den Riechkolben anders verteilt. Neun von zehn Parkinsonpatienten leiden im Frühstadium unter Defiziten der Geruchswahrnehmung – und dies oftmals Jahre bevor die krankheitstypischen Bewegungsstörungen auftreten. Diese werden vor allem durch den Verlust von Nervenzellen in der für die Kontrolle von Bewegungen wichtigen Region der Substantia nigra ausgelöst. Was den Tod der Zellen hervorruft, ist noch nicht restlos geklärt. Im Verdacht stehen sogenannte Lewykörperchen. Bei diesen handelt es sich um Zelleinschlüsse, die durch die fehlerhafte Version des alpha-Synuclein-Proteins entstehen. Solche Lewykörperchen lassen sich in Nervenzellen der Riechkolben beobachten, noch bevor sie in der Substantia nigra nachweisbar sind. Der olfaktorischen Vektorhypothese zufolge können Einflüsse aus der Umwelt wie 21 8

Bild: Max-Planck-Forschungsstelle für Neurogenetik

Wissenschaftler der Max-Planck-Forschungsstelle für Neurogenetik in Frankfurt und der Universität Auckland in Neuseeland haben nun Riechkolben von Parkinsonpatienten untersucht und mit Proben von nicht betroffenen Menschen verglichen. Dabei haben sie festgestellt, dass der Anteil an funktionalen Einheiten dieses Hirnareals – die sogenannten Glomeruli – bei Menschen mit Parkinson nur halb so gross ist wie bei gesunden Menschen. Ausserdem sind sie in den Riechkolben anders verteilt.

Blick von unten auf einen menschlichen Riechkolben: Die Glomeruli sind in unterschiedlichen Farben dargestellt.

Viren, Schwermetalle oder Pflanzenschutzmittel mögliche Risikofaktoren oder sogar Ursache der Parkinsonkrankheit sein. Die Hypothese besagt, dass über die Nasenhöhlen Erreger oder Giftstoffe entlang der Nervenfasern in die Riechkolben eindringen, wo sie die Entstehung der Parkinsonerkrankung anstossen, denn kein anderes Sinnessystem steht in so unmittelbarem Kontakt mit der äusseren Umwelt wie das Geruchssystem. Von den Riechkolben kann sich die Erkrankung dann in andere Gehirnregionen ausbreiten.

Intakte Gewebeproben erforderlich Der menschliche Riechkolben ist vergleichsweise wenig untersucht. Die Erforschung dieser Strukturen hängt stark von der Verfügbarkeit intakter Proben ab und ist auf Spender angewiesen, die ihr Gehirn nach ihrem Tod für Forschungszwecke zur

Verfügung stellen. Die Wissenschaftler aus Auckland, Neuseeland, arbeiten deshalb eng mit den Familien von Patienten, die an neurodegenerativen Erkrankungen leiden, zusammen. Sie stellen die ethisch korrekte Entnahme von Gehirngewebe kranker und gesunder Probanden nach ihrem Tod sicher. Ein weiteres Problem ist die schwer zugängliche Lage der Riechkolben sowie dessen Verknüpfung mit der Riechschleimhaut. Daher müssen die Forschenden bei der Entnahme besondere Vorsicht walten lassen, um die Struktur des Riechkolbens zu bewahren. Den neuseeländischen Wissenschaftlern ist es gelungen, geeignete Präparate für eine detaillierte Studie zu gewinnen. In einer Zusammenarbeit von Forschenden rund um den Globus haben die Wissenschaftler Gewebeschnitte vom gesamten Riechkolben angefertigt und die Schnitte anschliessend mit fluoreszierenden Antikörpern gefärbt. Die Kollegen in Frankfurt 1–2/2018

MEDIZIN

haben die Schnitte unter dem Mikroskop untersucht und aus den einzelnen Bildern dreidimensionale Rekonstruktionen angefertigt.

Neue Messmethode Da sich die Glomeruli in den menschlichen Riechkolben schlecht eindeutig zählen lassen, haben die Wissenschaftler eine neue Methode zur quantitativen Bestimmung entwickelt. Dabei messen sie die Glomerulusanteile anhand ihres Gesamtvolumens, bezeichnet als «global glomerular voxel volume». Mithilfe dieser neuen Methode haben die Forschenden festgestellt, dass die Glomerulus-Anteile in den Riechkolben von Parkinsonpatienten weniger als halb so gross sind. Noch ist unklar, ob Parkinsonpatienten weniger oder kleinere Glomeruli oder eine Kombination aus beidem aufweisen. Darüber hinaus ist die Verteilung der Glomeruli verändert: Bei gesunden Menschen machen die Glomeruli im unteren Teil der

Riechkolben rund 70 Prozent aus, bei Parkinsonpatienten sind dies lediglich 44 Prozent. «Der starke Rückgang in diesem Bereich könnte darauf hindeuten, dass Umweltfaktoren tatsächlich einen Einfluss auf die Erkrankung haben, denn die unteren Teile der Riechkolben liegen in unmittelbarer Nähe zur Riechschleimhaut der Nase», erklärt Peter Mombaerts, Direktor der Max-Planck-Forschungsstelle für Neu-

Lewykörperchen und Lewyneuriten mit fehlerhaft gefaltetem alpha-Synuclein (rot) sind die typischen Krankheitsmerkmale des Gehirngewebes bei der Parkinsonkrankheit (Zellkerne: blau).

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rogenetik. Die Wissenschaftler fanden zudem heraus, dass der Glomerulianteil des Riechkolbens umso kleiner war, je mehr der krankheitstypischen Lewykörperchen ein Patient aufwies. «Dies könnte darauf hindeuten, dass die Lewykörperchen eine Ursache für den Glomerulusrückgang im Riechkolben sind», erklärt Bolek Zapiec. Die Frage ist nun, welche Nervenzellen in den Riechkolben als Erstes und am stärksten von Parkinson betroffen sind. Die Forschenden wollen deshalb als Nächstes die Nervenzellen im Riechkolben identifizieren, die besonders empfindlich auf die Erkrankung reagieren. Originalpublikation Bolek Zapiec, Birger V. Dieriks, Sheryl Tan, Richard L. M. Faull, Peter Mombaerts, Maurice A. Curtis, «A ventral glomerular deficit in Parkinson’s disease revealed by whole olfactory bulb reconstruction», Brain (2017); DOI: 10.1093/brain/awx208 www.gen.mpg.de

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MEDIZIN

Epigenetische Genregulation

Wichtiger Mechanismus identifiziert Wie kann eine fehlerhafte Genaktivität verhindert werden, die letztlich zu Krebs führen kann? Forschende der Universität Zürich haben einen Mechanismus identifiziert, wie Zellen die Regulation der genetischen Informationen durch epigenetische Modifikationen vererben. Diese Erkenntnisse bieten neue Ansatzmöglichkeiten für zukünftige Krebstherapien.

das Zusammenspiel beider Modifikationen auf mehreren Ebenen reguliert.

Bild: IStock.com/4X-Image

Krebsentstehung besser verstehen

Welche Gene in der Zellentwicklung einund welche ausgeschaltet werden, hängt von der DNA und von zusätzlichen epigenetischen Merkmalen ab.

Die DNA enthält den gesamten Bauplan eines Organismus. Aufgrund dieser Anleitung weiss jede Zelle, wie sie sich entwickeln und welche Aufgabe sie erfüllen muss. Während der gesamten Entwicklung müssen die genetischen Informationen korrekt abgelesen werden, damit bestimmte Gene zum richtigen Zeitpunkt in den richtigen Zellen aktiv sind. Sind diese Prozesse gestört, kommt es zu Um- und Fehlprogrammierungen – was letztlich zur Bildung von Krebs führen kann.

DNA-Methylierung schaltet Gene ein und aus Welche Gene in der Zellentwicklung einund welche ausgeschaltet werden, hängt nicht allein von der DNA, sondern auch von zusätzlichen epigenetischen Merkmalen ab. Diese funktionieren wie eine Art molekularer Schalter und koordinieren die Spezialisierung der Zelle innerhalb des Organismus, indem sie die Aktivität der Gene steuern. Wie diese sogenannte DNA-Methylierung bei der Zellteilung vererbt wird und wie es dabei zu Fehlern kommt, ist noch nicht genau geklärt. Die Folgen hingegen sind bekannt: In vielen Krebsarten wird die Methylierung an den falschen Stellen im 20

Genom angebracht. Dies bewirkt, dass die Gene falsch gelesen werden.

Zweistufige Modifikation zur Regulierung der Gene Epigenetiker der Universität Zürich haben nun erforscht, welche Prozesse die DNA-Methylierung der Zellen steuern. Das Team um Tuncay Baubec, Professor am Institut für Molekulare Mechanismen bei Krankheiten, konnte zeigen, dass ein bestimmtes Protein in diesem Prozess eine wichtige Aufgabe übernimmt: Die sogenannte DNA-Methyltransferase 3A (DNMT3A) positioniert die Methylierung am richtigen Ort. «DNMT3A platziert sich bevorzugt in unmittelbarer Nähe von Genen, die eine wichtige Rolle in der Entwicklung spielen und gewährleistet, dass die DNA-Methylierung um diese Gene aufrechterhalten wird», erklärt Erstautor Massimiliano Manzo. «Die DNA-Methylierung um diese Gene funktioniert wie ein Behälter, der dafür sorgt, dass eine weitere epigenetische Modifikation (die Histonmodifikation H3K27 me3), die normalerweise diese Gene reguliert, korrekt positioniert wird.» Somit werden die essentiellen Gene durch

Die Erkenntnisse der Studie liefern wichtige Grundlagen für die aktuelle Krebsforschung. DNMT3A ist eines der am häufigsten veränderten Gene bei einer aggressiven Form der Leukämie und trägt viel zur Entwicklung und zum Voranschreiten der Blutkrebserkrankung bei. «Unsere Ergebnisse weisen auf eine bisher unbekannte Funktion des Proteins DNMT3A in der Wechselwirkung zweier Modifikationen hin, die normalerweise wenig in Verbindung gebracht werden. Wir hoffen, dass diese neuen Ergebnisse uns erlauben, die molekularen Mechanismen der Krebsentstehung besser zu verstehen und diese aggressive Form der Leukämie effektiver therapieren zu können», erklärt Tuncay Baubec. Originalpublikation Massimiliano Manzo et al., «Isoform-specifi c localization of DNMT3A regulates DNA methylation fidelity at bivalent CpG islands», EMBO Journal (2017). DOI: 10. 15252/embj.201797038

Kontakt Prof. Dr. Tuncay Baubec Institut für Molekulare Mechanismen bei Krankheiten Universität Zürich Rämistrasse 71 CH-8006 Zürich +41 44 635 54 38 tuncay.baubec@dmmd.uzh.ch www.dmmd.uzh.ch

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Bild: Irina Westermann / KIT

ERNÄHRUNG

Ob Steaks und Schnitzel aus der Petrischale bald unsere Fleischproduktion revolutionieren könnten, haben Forschende am KIT untersucht.

Tierisches Muskelgewebe aus dem Labor

Schnitzel aus der Petrischale Die Vision klingt verheissungsvoll: Fleisch kommt auf den Teller, ohne dass dafür Tiere sterben müssen. Massentierhaltung und Fleischskandale lassen die Fleischlust der Deutschen allmählich schwinden. Immer mehr Verbraucher greifen daher ersatzweise zu Veggiewurst und Sojasteak. Im Labor gezüchtetes tierisches Muskelgewebe verspricht ziemlich echten Fleischkonsum ohne schlechtes Gewissen. Ob das In-vitro-Fleisch tatsächlich als Alternative taugt, haben jetzt Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) untersucht.

Noch ist die Herstellung des Laborfleischs aufwendig und nur in winzigen Mengen möglich. «In Zukunft könnte In-vitroFleisch jedoch vielleicht helfen, Probleme zu lösen, die unser Fleischkonsum im Hinblick auf eine wachsende Weltbevölkerung, den Klimawandel und Tierschutz bedeutet», sagt Inge Böhm vom Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS). «Mit der Kultivierung von tierischen Muskelstammzellen in einer Zellkultur wäre es eventuell nicht länger nötig, unter enormem Ressourcenaufwand Tiere erst heranzuzüchten und dann zu töten», so die Geisteswissenschaftlerin weiter.

Umstrittene Fleischersatzprodukte Derweil sind schon Fleischersatzprodukte wie detailgetreue Nachbildungen von Putenbrust, Schweineschnitzel oder Frikadellen aus Soja oder Seitan nicht unumstritten. Während immer mehr Teilzeit1 2– /2 2/ 02 10 71 8

vegetarier, die aus ethischen Gründen weniger Fleisch essen wollen, zu Pseudofleisch aus zusammengepresstem Soja, Erbsen und Karotten greifen, sehen Kritiker in den Imitaten hochverarbeitete künstliche Lebensmittel, die zu einer noch stärkeren Entfremdung von Mensch und Tier führten. Auch bestehen bei der Fleischproduktion aus tierischen Muskelstammzellen in einer Zellkultur trotz jüngst erzielter technischer Fortschritte noch einige Schwierigkeiten, wie das Fehlen einer tierfreien Nährlösung. Wie es um die gesellschaftliche Akzeptanz von tierischen Muskelzellen aus der Petrischale als Fleischersatz steht, untersuchten die Wissenschaftlerinnen am ITAS anhand von Interviews und partizipativen Verfahren (Fokusgruppen, Bürgerjury). Sie befragten Experten aus Wissenschaft und Systemgastronomie genauso wie Vertreter von Umwelt- und Tierrechtsorganisationen sowie ökologischen und konventionellen Anbauverbänden. Auch Bürger hatten die Möglichkeit, sich einzubringen.

Die Politik ist gefragt Laut der Studie sieht die Mehrheit der Befragten im In-vitro-Fleisch eine von vielen möglichen Alternativen zur konventionellen Fleischproduktion. Gleichzeitig stösst In-vitro-Fleisch bei denjenigen auf Widerstand, welche die Zukunft der Ernährung in einer Reduktion des Fleischkonsums und dem ökologischen Umbau der Landwirtschaft sehen. Gegen das Fleisch aus dem Labor sprechen auch die bereits genannte mögliche weitere Entfremdung des Menschen vom Tier und die Gefahr einer Monopolisierung der In-vitro-Fleisch-Produktion. «Der überwiegende Teil der Gesellschaft wünscht sich, dass die Politik Strategien entwickelt, um den Fleischkonsum zu reduzieren, die nachhaltige Umgestaltung der Landwirtschaft voranzutreiben sowie Forschung und Entwicklung pflanzenbasierter Alternativen zu fördern», sagt Inge Böhm. www.kit.edu 2 31

NEWS

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

■ Boehringer Ingelheim, eines der weltweit führenden forschenden Pharmaunternehmen, und die Inmation Software GmbH, Technologieführer im Bereich des globalen Echtzeit-Informationsmanagements in der Grossindustrie, haben einen Konzernlizenzvertrag für die Software «enterprise:Inmation» unterzeichnet. Dem Vertragsabschluss ging eine intensive, mehrmonatige Evaluierung durch Boehringer Ingelheim voraus, in der das Produkt des Kölner Softwareherstellers überzeugen konnte. www.Inmation.com ■ Die BASF-Gruppe steigerte ihr Ergebnis im Geschäftsjahr 2017 und übertrifft Analystenschätzungen erheblich. Der Umsatz steigt um 12 % auf 64,5 Milliarden Euro (2016: 57,6 Milliarden Euro). Das EBIT vor Sondereinflüssen beträgt 2017 voraussichtlich 8,3 Milliarden Euro und liegt damit 32 % über dem Vorjahreswert (2016: 6,3 Milliarden Euro). Der Ergebnisanstieg resultiert insbesondere aus dem im Vergleich zum Vorjahr kräftig gesteigerten Ergebnis des Segments Chemicals. www.basf.com ■ Zur Umsetzung der Minamata-Konvention (QuecksilberKonvention) in der Schweiz musste der Bundesrat die Vorschriften über Quecksilber in drei Verordnungen des Bundes ändern. Er verabschiedete im Oktober 2017 die Anpassungen der Chemikalien-Risikore-

duktions-Verordnung (ChemRRV), der Abfallverordnung (VVEA) und der Verordnung über den Verkehr mit Abfällen (VeVA). Zudem hat das UVEK als zuständiges Departement die revidierte Verordnung über Listen zum Verkehr mit Abfällen (LVA) genehmigt. Die revidierten Verordnungen traten am 1. Januar 2018 in Kraft. www.bafu.admin.ch ■ Industrie und Wissenschaft suchen Antworten auf die Herausforderungen der Digitalisierung – auch im Bereich der Produktion. Um die Schweiz für die Zukunft mit dem nötigen Know-how zu versorgen, rief der ETH-Bereich den Strategischen Forschungsbereich «Advanced Manufacturing» ins Leben. Der neu gegründete Fokusbereich soll dabei unterstützen, das Potential der Digitalisierung in der herstellenden Industrie gezielt zu nutzen und fortschrittliche Fertigungstechnologien zu entwickeln. www.sfa-am.ch ■ Das Departement Life Sciences und Facility Management der ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften befindet sich in Wädenswil. Gelehrt und geforscht wird in den Bereichen Umwelt, Ernährung/Lebensmittel, Life Sciences sowie Facility Management. Neu sind seit Herbst 2017 der MasterStudiengang «Umwelt und Natürliche Ressourcen» sowie die Vertiefungsrichtung «Applied Computational Life Sciences»

im Master-Studiengang Life Sciences. www.zhaw.ch/lsfm/studium ■ Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue elektrische Antriebstechnik für Nano-Roboter entwickelt. Mit dieser lassen sich molekulare Maschinen schneller bewegen als mit den bisher genutzten biochemischen Prozessen. Damit werden Nano-Roboter schnell genug für die Fliessbandarbeit in molekularen Fabriken. Die neue Antriebstechnik ist 100 000-mal schneller als alle bisherigen Methoden. www.tum.de ■ Givaudan gab bekannt, dass Louie D’Amico in die Geschäftsleitung wechselt und per Anfang April 2018 die Leitung der Aromen-Division übernehmen wird. Er tritt die Nachfolge von Mauricio Graber an, der das Unternehmen nach 23 Jahren verlassen wird und den Chefposten beim Biotechnologie-Unternehmen Chr. Hansen übernimmt. D‘Amico ist seit 1989 für Givaudan tätig und verantwortet derzeit bei der Aromen-Division die Region Nordamerika. www.givaudan.com ■ Die Minderung von Treibhausgasen in Deutschland um 80 % bis 2050 kann nur mit einer kosteneffizienten, innovationsfördernden und technologieoffenen Klimapolitik gelingen. Die langfristigen Klimaziele stellen die EID-Branchen

Baustoffe, Chemie, Glas, Nichteisenmetalle, Papier und Stahl vor besondere Herausforderungen, da sie durch ihre Vorleistungen für die gesamte industrielle Wertschöpfungskette einen Grossteil des nötigen Energieeinsatzes und der Treibhausgasemissionen schultern. www.vci.de ■ Gemeinsam mit der Management- und Technologieberatung BearingPoint implementiert die Premium-Molkerei Emmi einheitliche Geschäftsprozesse und realisiert künftige Einsparpotenziale in Millionenhöhe. Die Leistungen des Projektteams wurden auch durch eine Reihe von Auszeichnungen gewürdigt, unter anderem mit dem goldenen SAP Quality Award 2017 in der Kategorie «Business Transformation», sowie dem ASCO Award 2016. www.bearingpoint.com ■ Das Swiss Data Science Center der ETH Lausanne und der ETH Zürich ist erfolgreich gestartet. Benannt nach der japanischen Gedichtform, soll die Plattform «Renga» eine Brücke bilden zwischen Forschenden, die Daten produzieren und jenen, die neue Techniken der Datenanalyse und Datensysteme entwickeln. Renga fördert nicht nur eine multidisziplinäre Zusammenarbeit, sondern auch wissenschaftliche Transparenz und Methodenentwicklung und steht auch Unternehmen zur Verfügung. www.ethz.ch

1–2/2018

NEWS

Günstig und sicher – die Salzwasserbatterie überall verfügbar, brennt nicht und kann Ionen leiten. Doch Wasser hat einen entscheidenden Nachteil: Es ist nur bis zu einer Spannungsdifferenz von 1,23 V chemisch stabil. Ei-

Bild: Empa

Auf der Suche nach sicheren, preisgünstigen Akkus für die Zukunft stellt sich irgendwann die Frage: Warum nehmen wir nicht einfach Wasser als Elektrolyt? Wasser ist preisgünstig,

Forschung am Wasser-Elektrolyt: Empa-Forscher Ruben-Simon Kühnel schliesst eine Testzelle mit der konzentrierten Salzlösung ans Ladegerät an. In mehreren Lade- und Endladezyklen wird die Stabilität des Systems ermittelt.

ne Wasserzelle liefert also dreimal weniger Spannung als eine handelsübliche LithiumIonen-Zelle mit 3,7 Volt, weshalb sie sich für Anwendungen im Elektroauto kaum eignen würde. Anders sähe das mit einer kostengünstigen Batterie auf Wasserbasis für stationäre Stromspeicheranwendungen aus. Ruben-Simon Kühnel und David Reber, Forscher in der Empa-Abteilung «Materials for Energy Conversion», haben nun einen Weg entdeckt, wie das Problem zu lösen sein könnte: Der salzhaltige Elektrolyt muss zwar flüssig sein, aber zugleich so hoch konzentriert, dass darin kein «überschüssiges» Wasser enthalten

ist. Für ihre Versuche benutzten die beiden Forscher das Spezialsalz Natrium-FSI (exakter Name: Natrium-bis[fluorosulfonyl]imid). Die Forscher fanden dabei heraus, dass diese Salzlösung eine elektrochemische Stabilität von bis zu 2,6 Volt aufweist – also knapp doppelt so viel wie andere wässrige Elektrolyten. Die Entdeckung könnte der Schlüssel sein zu preisgünstigen und sicheren Batteriezellen. Preisgünstig auch deshalb, weil sich die Natrium-FSI-Zellen ungefährlicher und damit einfacher bauen liessen als die bekannten Lithium-IonenAkkus.

Dass diese Mühen nun mit dem Swiss Technology Award belohnt werden, macht uns stolz», sagt Martin Anklin, verantwortlich für die Entwicklung von Coriolis-Messgeräten bei Endress+Hauser Flowtec in Reinach, dem Kompetenzzentrum für Durchflussmesstechnik der Firmengruppe.

Forschung und Entwicklung nimmt beim Anbieter für Mess- und Automatisierungstechnik einen hohen Stellenwert ein: Im Jahr 2016 investierte die Endress+Hauser Gruppe 7,8 Prozent des Umsatzes weltweit in Forschung und Entwicklung. www.ch.endress.com

Quelle: www.empa.ch

Führend in der Innovation

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Stolze Gewinner: Die beiden Endress + Hauser Entwickler Dr. Wolfgang Drahm (links) und Dr. Martin Anklin (rechts) mit dem Swiss Technology Award.

eingeschlossene Gasblasen. Dank integrierten Diagnosefunktionen sowie Heartbeat Technology lassen sich zudem Sensoren, Messrohre und die Messelektronik bei laufendem Prozess verifizieren. Dies garantiert maximale Produkt- und Prozesssicherheit. «Mit dem Promass Q ist es uns gelungen, moderne Technologie, innovatives Design und herausragende Qualität in einem Messgerät zu vereinen.

Praktische Statistik-Kurse mit Excel! mit Übungen am PC

Mit dem Promass Q hat Endress + Hauser den Swiss Technology Award in der Kategorie «Innovation Leaders» gewonnen. Das Coriolis-Durchflussmessgerät, das speziell für Anwendungen in der Ölund Gas- sowie in der Lebensmittelindustrie entwickelt wurde, überzeugt durch seine überragende Messgenauigkeit auch unter schwierigen Bedingungen. Mit dem neuen Durchflussmessgerät garantiert die Firma unerreichte Genauigkeit bei der Messung von Massefluss, Volumenstrom und Dichte – und das auch bei schwankenden Prozessbedingungen. Die Multi-Frequenz-Technologie (MFT), eine innovative Technologie für die Coriolis-Durchflussmessung, ermöglicht die aktive Echtzeit-Kompensation von Messfehlern durch im Medium

Visualisierung von Labordaten mit Excel Statistische Analyse von Labordaten mit Excel Einführung in die Biostatistik mit Excel

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• Alle Methoden werden mit praktischen Beispielen illustriert und direkt am PC geübt. Kein mathematischer Formalismus. • Kursort: Basel. Les cours sont aussi disponibles en français.

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Statistische Versuchsplanung und Optimierung am PC Teil A: 26.–27.4.18: Einführung, Screening, Modellierung, Optimierung, grafische Analyse. Teil B: 20.–21.6.18: Optimierung von Formulierungen, eigene spezifizierte Versuche u. v. a.

Analyse d. Stabilität u. Haltbark. v. Produkten Einführung in die multivariate Datenanalyse Methodenvalidierung in der Analytik

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www.aicos.com 23

VER ANSTALTUNG

Filtech auf Wachstumskurs

Alle Trennverfahren unter einem Dach Vom 13. bis 15. März wird Köln anlässlich der Filtech 2018 wieder zum Treffpunkt der weltweiten Filtrations- und Separationsindustrie. Mit mehr als 380 Ausstellern ist die Messe weiter auf Wachstumskurs. Über 12 000 erwartete Besucherinnen und Besucher werden auf der Fachmesse die neuesten Produkte, Entwicklungen, Trends und Innovationen der Branche erleben.

In einzigartiger Weise vereint die Filtech 2018 alle relevanten Trennverfahren und -apparate unter einem Dach. Von den Membrantrennverfahren über Tiefenfilter, Schwerkraft-, Zentrifugal- oder Elektroabscheider, Vakuum-, Druck und Pressfilter bis hin zu Adsorbern, Ionentauschern und Koaleszern stehen alle modernen Standardverfahren und insbesondere natürlich Neu- und Weiterentwicklungen im Zentrum der Fachmesse und den Begleitevents. In allen Industriebereichen sind effiziente Filtersysteme von elementarer Bedeutung. In Chemieunternehmen und -parks werden beispielsweise grosse Kühlwassermengen benötigt. Je nach Verschmutzungsgrad des Wassers kann es dabei zu Beeinträchtigungen in den Anlagenteilen kommen. Deshalb müssen flüssige Produkte aus dem Produktionsprozess von unerwünschten Partikeln gereinigt werden. Auch die in der chemischen Industrie anfallenden Stäube müssen wieder in den Produktionsprozess zurückgeführt werden. Auch hier ist sicherzustellen, dass die Produkte frei von Fremdstoffen bleiben und die strengen gesetzlichen Auflagen hinsichtlich Produktreinheit eingehalten werden.

Aufgrund der unterschiedlichsten Betriebsbedingungen und der Gaszusammensetzungen kommt in der Chemieindustrie nahezu das komplette Spektrum an Filtermedien aus dem Niedrig- und Hochtemperaturbereich zum Einsatz. Die Filtech spiegelt den letzten Stand der Technik für Filtermedien und insbesondere für Textilfiltermedien unter allen möglichen Aspekten, wie Anwendung, Produktion, zusätzlicher Funktionalität, Prüfung und Analyse, numerischer Simulation von Durchströmungseigenschaften.

Spezielle Gewebetechnologien Für gewobene Filtertücher kann eine Tendenz zu kleineren Maschenweiten, grösserem Durchfluss und hoher mechanischer Stabilität beobachtet werden. Das Konzept der Schweizer Firma Sefar, welches die Partikelrückhaltung und gleichzeitig die Durchflussrate ihrer polymeren Monofilamentgewebe erhöht, basiert auf einer speziellen Gewebetechnologie zur Erzeugung von sogenannten «Doppelgeweben». Ein derartiges Filtermedium besteht aus einer feinporigen dünnen oberen Schicht und einer grobmaschigeren aber mechanisch stabileren Unterschicht sowie den allseits bekannten asymmetrischen Membranstrukturen aus dem Bereich der Mikro- beziehungsweise Ultra- oder Nanofiltration. Beide Schichten werden auf demselben Webstuhl erzeugt und sind untrennbar miteinander verbunden. Die Firma Haver & Boecker verfolgt eine alternative Strategie, in dem sie eine innovative dreidimensionale Gewebestruktur entwickelt hat. Diese Gewebestruktur vergrössert die offene Siebfläche wesentlich und kann so den Durchfluss im Vergleich

Bild: zvg

Suzanne Abetz

Die Fachmesse Filtech 2018 wird im März zum Treffpunkt der weltweiten Filtrationsund Separationsindustrie.

zu den herkömmlichen Strukturen fast verdoppeln. Das neue Gewebe kann kleine Poren bis hinunter zu 5 µm mit verhältnismässig dicken Fasern realisieren. Das ist nicht nur wirtschaftlich günstig, sondern ermöglicht auch den Einsatz spezieller Materialien wie Avesta, Hastelloy, Inconel oder Titan zur Erzeugung feinstporiger Filtermedien. Eine ähnliche Webtechnologie ist von GKD-Kufferath entwickelt worden. Für 5 µm Porengrösse konnte eine Zunahme des Durchflusses von 25 Prozent im Vergleich mit herkömmlichen Filtergeweben grösserer Maschenweiten erreicht werden. Auf der Filtech 2018 findet die Chemieindustrie individuelle Filtrations- und Separationslösungen für die ganze Bandbreite an Anforderungen der chemischen Industrie, mit denen die Anlagen geschützt, Sicherheit gewährleistet und Prozesse optimiert werden können. www.filtech.de 1–2/2018

TERMINE

Kurse, Seminare, Workshops und Messen MÄRZ 2018 01.03.

01.03.

05.03.

06.03– 07.03.

07.03.– 08.03.

08.03.

Aseptik: Praktikum Isolartechnologie mit toxischen, hochaktiven Substanzen Ort: CH-Allschwil Veranstalter: PTS Training Service Am Freigericht 8, D-59759 Arnsberg +49 2932 51477 info@pts.eu, www.pts.eu Grössenausschluss-Chromatographie, Polymere und Biopolymere Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker Postfach 90 04 40, D-60444 Frankfurt/Main +49 69 7917 665 fb@gdch.de, www.gdch.de/fortbildung Tenside: Grundlagen Ort: D-Idstein Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker Postfach 90 04 40, D-60444 Frankfurt/Main +49 69 7917 665 fb@gdch.de, www.gdch.de/fortbildung AMX Additive Manufacturing Expo Ort: CH-Luzern Veranstalter: Messe Luzern AG Horwerstrasse 87, CH-6005 Luzern +41 41 318 37 00 info@messeluzern.ch, www.am-expo.ch Sicherer Umgang mit Chemikalien Ort: CH-Zofingen Veranstalter: EcoServe International AG Pulverhausweg 13, CH-5033 Buchse +41 62 837 08 10 info@ecoserve.ch, www.ecoserve.ch 4. Energy Excellence Forum Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Energy Excellence Forum Allee 1A, CH-6210 Sursee +49 931 418 2516 sina.paolini@vogel.de www.energy-excellence-forum.de

14.03.– 15.03.

Labor-Impuls-Forum 2018 Ort: D-Fürth b. Nürnberg Veranstalter: AFW Akademie für Fort- und Weiterbildung Fliederstrasse 24, D-51643 Gummersbach +49 2261 24 482 anmeldung@labor-impuls-forum.de www.labor-impuls-forum.de

14.03.– 15.03.

Lopec 2018 Ort: D-München Veranstalter: Messe München GmbH Messegelände, D-81823 München +49 89 949 20720 info@messe-muenchen.de, www.lopec.com

14.03.– 15.03.

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

20.03.

Regel- und Strömungstechnische Prozesse Ort: CH-Suhr Veranstalter: Franz Gysi AG Bachstrasse 34, CH-5034 Suhr +41 62 855 00 00 zentrale@fgysi.ch, www.fgysi.ch

20.03.– 23.03.

Anuga Food Tec Ort: D-Köln Veranstalter: Koelnmesse GmbH Messeplatz 1, D-50679 Köln +49 221 8210 info@koelnmesse.de, www.anugafoodtec.de

22.03.

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

22.03.

Swiss Symposium on Lab Automation 2018 – Artificial Intelligence on Lab Automation Ort: CH-Rapperswil Veranstalter: ILT Institute for Lab Automation and Mechatronics Oberseestrasse 10, CH-8640 Rapperswil +41 55 222 47 27 labsymposium@hsr.ch, www.ilt.hsr.ch/Labsymposium

22.03.

4. GMP, GDP Kongress in der Schweiz (Konferenz) Ort: CH-Basel Mulhouse Freiburg am EuroAirport Veranstalter: PTS Training Service Am Freigericht 8, D-59759 Arnsberg +49 2932 51477 info@pts.eu, www.pts.eu

09.03.

Workshop Chemikalien-Lagerliste Ort: CH-Aadorf TG Veranstalter: Halag Chemie AG Weiernstrasse 30, CH-8355 Aadorf +41 58 433 68 68 info@halagchemie.ch, www.halagchemie.ch

13.03.

Grundkurs Dampf und Kondensat Ort: CH-Suhr Veranstalter: Franz Gysi AG Bachstrasse 34, CH-5034 Suhr +41 62 855 00 00 zentrale@fgysi.ch, www.fgysi.ch

13.03.– 15.03.

Filtech 2018 Ort: D-Köln Veranstalter: Koelnmesse GmbH Messeplatz 1, D-50679 Köln +49 2132 935 760 info@filtech.de, www.filtech.de

22.03.

Montageschulung nach EN 1591-4 Ort: CH-Suhr Veranstalter: Franz Gysi AG Bachstrasse 34, CH-5034 Suhr +41 62 855 00 00 zentrale@fgysi.ch, www.fgysi.ch

13.03.– 15.03.

LogiMAT 2018 Ort: D-Stuttgart Veranstalter: EUROEXPO Messe- und Kongress-GmbH Joseph-Dollinger-Bogen 9, D-80807 München +49 89 32391 259 logimat@euroexpo.de, www.logimat-messe.de

27.03.

Grundkurs Dampf und Kondensat Ort: CH-Suhr Veranstalter: Franz Gysi AG Bachstrasse 34, CH-5034 Suhr +41 62 855 00 00 zentrale@fgysi.ch, www.fgysi.ch

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FIRMEN BERICHTEN

Sicherheit durch Kundenwunsch erhöht

App zur Überwachung von Dosierpumpen Aus einem Kundenwunsch entstand bei der Firma Grundfos die Chemicals App für OEM, Anlagebauer oder Chemielieferanten, die als Zusatz zur Sysmon-Onlineüberwachung von Smart-Digital-Dosierpumpen dient.

Falschanschlüsse von Gebinden an eine Dosierpumpe können im harmlosesten Fall nur eine Qualitätseinbusse des Prozesses nach sich ziehen. Im schlimmsten Fall können jedoch gesundheitliche Gefahren entstehen, wenn zum Beispiel die Gebinde von Säure und Chlorbleichlauge verwechselt werden. Ebenso wäre es ein grosser Mehrwert, den aktuellen Füllstand der Gebinde online überwachen und die Nachlieferung in Abhängigkeit der Beschaffungszeit abstimmen zu können.

Sehr informativ dank Buskommunikation Durch den Grundfos eigenen RS-485 Kommunikationsbus (GeniBus) können Pumpen der Baureihe Smart Digital DDA eine Vielzahl an nützlichen Informationen weiterleiten oder Befehle empfangen. Um ein Produkt an eine Cloud anzubinden, ist eine

Bilder: Grundfos

Dirk Schmitz

Die Dosierpumpen von Grundfos senden ihre eindeutige Seriennummer und weitere produktspezifische Informationen über den Bus an die neuentwickelte App, wie zum Beispiel die Produktbezeichnung, Bestellnummern von Wartungskits oder Zeitintervall bis zur nächsten Wartung.

einzigartige Seriennummer des Produkts für eine eindeutige Identifikation unabdingbar. Grundfos DDA-FCM-Dosierpumpen können neben Ihrer eindeutigen Seriennummer auch weitere produktspezifische Informationen über den Bus senden, wie

zum Beispiel die Produktbezeichnung, Bestellnummern von Wartungskits oder Zeitintervall bis zur nächsten Wartung. Neben den produktspezifischen Informationen sendet die Pumpe auch aktuelle Betriebsparameter.

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FIRMEN BERICHTEN

F3 U2 TU NE3 TW

RE4 O4

Der Kundenwunsch führte bei Grundfos zur Entwicklung einer App mit der die Sicherheit erhöht und die Nachlieferung vorausbestellt werden kann.

Grundfos Sysmon Cloudgate – Daten sicher in die Cloud Über den Grundfos eigenen Kommunikationsbus können bis zu 15 Dosierpumpen in Reihenverdrahtung an ein Grundfos Sysmon Cloudgate angebunden werden, das die bidirektionale Datenkommunikation per Mobilfunk oder Ethernet zwischen den Pumpen und der Cloudplattform ermöglicht. Kommt es kurzzeitig zu einer Kommunikationsunterbrechung, speichert das Cloudgate die Daten mehrere Tage zwischen, um diese bei Wiederherstellung der Verbindung nachträglich mit Zeitstempel nachzusenden. Selbstverständlich werden die Daten Ende zu Ende verschlüsselt, damit diese auf dem gesamten Transportweg nicht abgefangen oder verändert werden können. Die zugehörige Grundfos Sysmon Cloudplattform ist eine bereits vorgefertigte Online-Überwachungs- und Steuerplattform, die in Sekundenschnelle an Kundenbedürfnisse angepasst werden kann. Damit sie über den gesamten Vertriebskanal genutzt werden kann, verfügt sie zudem über die wichtigen Funktionen Subdomain-Aufbau und Branding Creator Funktion.

App für das optimale Chemikalienhandling Die Sysmon Chemicals App kommuniziert mit der dazugehörigen Dosierstation und verfügt über folgende Hauptmerkmale: – Verhinderung von Fehlanschlüssen – Online-Überwachung der Gebinde ohne teure Sensorik 1–2/2018

– Benachrichtigung bei niedrigem Füllstand – Gebindedatenbank Die App unterteilt sich in drei verschiedenen Menüs, von denen die ersten beiden durch einen Administrator benutzt werden können: Datenbank: In der Gebindedatenbank kann der Administrator alle relevanten Gebinde mit Name, Bild, Gebindegrösse, Links zu Sicherheitsdatenblättern und dem QR- oder Barcode erfassen. Verheiraten: Der Administrator scannt mit der Kanister-App den QR-Code der Dosierpumpe und anschliessend den Barcode des Gebindes. Natürlich lassen sich auch unterschiedliche Gebindegrössen einer Chemikalie mit der Dosierpumpe verheiraten. Austausch: Steht ein Gebindewechsel an, so scannt der Benutzer den QR- oder Barcode an der Dosierpumpe und anschliessend den des Gebindes. Sind die Pumpe und das Gebinde in der Gebindedatenbank verheiratet, so gibt die Sysmon Cloud die Dosierpumpe frei. Anderenfalls zeigt die App dem Benutzer das korrekte Gebinde an und lässt den letzten Schritt wiederholen. Kontakt Grundfos Pumpen AG Bruggacherstrasse 10 CH-8117 Fällanden +41 44 806 82 50 info_ch@grundfos.com www.grundfos.ch

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FIRMEN BERICHTEN

Magnetpulverprüfung ohne Quecksilber

Licht emittierende UV-A-Dioden Mit der Entwicklung von blaues Licht emittierenden Dioden, den sogenannten LED-Leuchten, konnten auch Leuchtdioden für den UV-A-Bereich hergestellt werden. Diese haben die Magnetpulverprüfung unter HochdruckQuecksilberdampflampen ersetzt.

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Mit der Entwicklung von blaues Licht emittierenden Dioden (LED) durch die Japaner Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura, die hierfür 2014 den Nobelpreis für Physik erhielten, konnten auch Leuchtdioden für den UV-A Bereich hergestellt werden. Ihr Siegeszug in der fluoreszierenden Magnetpulverprüfung liess sich danach nicht mehr aufhalten.

Helling von Beginn an dabei Die Firma hat diese Technik in der Magnetpulverprüfung eingeführt, ihre Anwendung weiterentwickelt. Die Vorteile der UV-A-LED Leuchten sind unter anderem ihre Unempfindlichkeit gegen elektromag-

Bild: Helling GmbH

Die Oberflächenrissprüfung von magnetischen Materialien mit der Magnetpulverprüfung und unter UV-A-Licht-fluoreszierendem Magnetpulver ist eines der am häufigsten verwendeten Verfahren in der zerstörungsfreien Prüfung. Durch die hohe Empfindlichkeit können auch kleinste Risse nachgewiesen werden. Das fluide Magnetpulver wird über die zu prüfende Oberfläche des Materials aufgetragen. Oberflächenrisse stören die Homogenität des Magnetfelds, sodass sich hier das Magnetpulver ansammelt und die Risse deutlich sichtbar nachgewiesen werden können. In den Anfängen dieses Verfahrens wurden Hochdruck-Quecksilberdampflampen als UV-A-Lichtquellen benutzt. Obwohl diese nach der EU Richtlinie 245 seit April 2015 im Alltagsleben nicht mehr eingesetzt werden dürfen, können sie hingegen nach wie vor für den technischen Bereich hergestellt und benutzt werden. Sie haben jedoch im Einsatz erhebliche Nachteile: Sie sind empfindlich gegen hohe Magnetfelder, wie sie auch in der Magnetpulverprüfung benötigt werden, sie werden heiss und sie benötigen eine aktive Kühlung, ihre Wellenlänge ist nicht auf die in den Normen geforderten 365 Nanometer beschränkt und sie benötigen deshalb aufwendige Filter, ihre stabile Leuchtintensität erreichen sie erst nach 15 bis 20 Minuten.

Die Abbildung zeigt eine Hellmag 700 Magnetpulverprüfanlage mit einer oben angebrachten UV-A-LED-Flächenleuchte, bestehend aus 45 UV-A-LED, einer UV-A-Intensität der 365 Nanometer Strahlung bei 40 Zentimeter Abstand von der Oberfläche mit zirka 8500 MicroW/cm 2, ohne aktive Kühlung.

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netische Felder, ihre Wellenlänge der Emission bei 365 plus/minus 5 Nanometer, ihre vielfältigen Möglichkeiten des Designs der Leuchten und somit Anpassung an die Anwendungsbedingungen, ihre stabile Leuchtintensität bereits nach 2 bis 3 Minuten, ihre lange Lebensdauer von 10 000 Betriebsstunden. Helling ist es gelungen alle LED-UV-ALeuchten, auch die Flächenleuchten, durch ein technisch neuartiges Konzept so zu entwickeln, dass sie keine aktive Kühlung mehr benötigen und dies in einer Umgebungstemperatur bis zu 45 °C. Das bedeutet auch, dass sie nicht heiss werden und damit keine Sicherheitsmassnahmen für das Prüfpersonal erforderlich sind. Alle UV-A-LED-Flächenleuchten der Firma Helling können in der Schutzart IP 65 (komplette Dichte gegen Staub und Wasserstrahl) ausgeführt werden. Sie genügen nicht nur der internationalen Norm «ISO EN DIN 3059:2012» sondern auch den strengeren Anforderungen der amerikanischen Norm «ASTM E3022: 2015», der «AITM6-1001» und denen der Rolls Royce Spezifikation «RRES 90061: 2014». Alle Leuchten sind mit einem Zertifikat ausgeliefert, das die entsprechende Übereinstimmung bescheinigt. Inzwischen werden die LED-UV-A-Leuchten bei allen Anwendungen der Oberflächenrissprüfung mit fluoreszierenden Prüfmitteln ausnahmslos eingesetzt.

Kontakt Helling GmbH Spökerdamm 2 D-25436 Heidgraben +49 4122 9220 info@helling.de www.helling.de

1–2/2018

REPORTAGE

Recherchereise in Sachsen-Anhalt (1)

Wo die Chemieparks erfunden wurden Drei mitteldeutsche Chemiestandortbetreiber, die Chemiepark Bitterfeld-Wolfen GmbH, die InfraLeuna GmbH und die Infra-Zeitz Servicegesellschaft mbH öffneten am 23. und 24. Oktober 2017 ihre Tore und gewährten Medienvertretern Blicke hinter die Kulissen. Im Mittelpunkt der Recherchereise standen die Anstrengungen der Chemieparks, sich fit zu machen für die zukünftigen Anforderungen im globalen Wettbewerb.

Das Land Sachsen-Anhalt ist das Kernland der ostdeutschen Chemie- und Pharmaindustrie. Im Jahr 2016 steuerte es 34 Prozent (8,0 Milliarden Euro) zum Chemieumsatz von 23,5 Milliarden Euro der sechs ostdeutschen Bundesländer bei. In den Jahren 1991 bis 2015 wurden 9,8 Milliarden Euro in Chemieanlagen investiert – rund 40 Prozent des Investitionsvolumens in der Ostchemie. Die 122 Chemieunternehmen mit 20 und mehr Beschäftigten sind aus den ehemaligen Kombinaten der DDR und durch Neugründungen entstanden. Sie beschäftigten 2016 insgesamt 18 244 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, ein Drittel aller in Ostdeutschland in der Branche Tätigen. 500 und mehr Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben gerade mal 10 Prozent der Unter-

Bild: Dow Wolf f Cellulosics

Kurt Hermann

Dow-Methylcelluloseproduktion im Chemiepark Bitterfeld.

nehmen. In 65 Betrieben werden chemische Grundstoffe hergestellt; sie tragen 55 Prozent zum Branchenumsatz bei. «Sachsen-Anhalt ist ein Land der Innovationen. Davon zeugt auch das bei uns ent-

Das Land Sachsen-Anhalt Sachsen-Anhalt wurde nach dem Zerfall der DDR am 3. Oktober 1990 gegründet. Es ist umgeben von Niedersachsen, Brandenburg, Sachsen und Thüringen. Auf 20 452 Quadratkilometern leben 2,24 Millionen Einwohner (Stand September 2016). Die Landeshauptstadt ist Magdeburg. Lange Jahre war das Bundesland – bedingt durch den Zusammenbruch der Chemieund Maschinenbauindustrie nach der Wende – als kranker Mann Deutschlands bekannt. Dies hat sich geändert, Sachsen-Anhalt holt auf. Die Wirtschaft wächst. Das Bruttoinlandsprodukt stieg zwischen 1991 und 2017 von 20,3 auf über 59 Milliarden Euro. Ministerpräsident Reiner Haseloff betonte in einem Interview im Magazin «Mein Land – Sachsen-Anhalt»: «Der Wachstumsmotor brummt. 2016 gab es in der Wirtschaft wieder eine deutlich positive Dynamik. Und der Aufschwung hält an.» Dennoch: Von 1000 Einwohnern sind nur 450 beschäftigt; im Oktober 2017 betrug die Arbeitslosenquote 7,8 Prozent, Tendenz allerdings weiter sinkend. Im Jahr 2016 erwirtschafteten die 128 000 in der Industrie Beschäftigten 38,6 Milliarden Euro. 8,0 Milliarden Euro trug die chemisch-pharmazeutische Industrie bei, gefolgt vom Ernährungsgewerbe (7,5 Milliarden Euro) und der Metallbranche (5,4 Milliarden Euro). Unterrichtet und geforscht wird an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg sowie an 8 Hochschulen und 26 ausseruniversitären Forschungseinrichtungen.

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wickelte Chemieparkmodell. Es hat nicht nur der heimischen Chemieindustrie nach dem Fall der Mauer wieder eine Perspektive gegeben, sondern findet inzwischen weltweit Nachahmer. Wir können also mit Stolz sagen: Für die Fortentwicklung der chemischen Industrie gingen von Sachsen-Anhalt Impulse in alle Welt aus». Dies erklärte Sachsen-Anhalts Ministerpräsident Reiner Haseloff aus Anlass des zehnten Jahrestages der Gründung des Central European Chemical Network (CeChemNet) im Jahr 2012 im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen. Chemieparks sind eine abgewandelte Form von Industrieparks: Auf abgegrenzten Industriegeländen sind mehrere voneinander unabhängige Unternehmen aus einer oder mehreren Branchen tätig. Häufig sind die Unternehmen durch Wertschöpfungsketten miteinander verbunden. Sie alle können von den angebotenen Infrastruktur- und Dienstleistungen profitieren. Christof Günther, Geschäftsführer der InfraLeuna GmbH, fasst die Idealform der Tätigkeit der Infrastrukturunternehmen in den Chemieparks wie folgt zusammen: «Das Ganze 2 39

REPORTAGE

ordnet sich so, dass wir im Zentrum unsere Kunden haben, die machen Chemieproduktion, das ist ihre Kernkompetenz, und alles was dann über die Chemie herum passiert, das macht InfraLeuna.» Die Chemiestandorte zeichnen sich durch spezifische Expertisen aus, die aus den unterschiedlichen Privatisierungsmodellen und Transformationsprozessen der chemischen Industrie in der ehemaligen DDR und nach deren Zerfall gewachsen sind. Dies wird anhand von weiteren Artikeln ausführlicher dargelegt werden.

Bild: Kur t Hermann (nach einer Vorlage des VCI)

Die Chemiepark Bitterfeld-Wolfen GmbH, die InfraLeuna GmbH, die Dow Olefinverbund GmbH in Schkopau/Böhlen, die Infra-Zeitz Servicegesellschaft mbH (alle Sachsen-Anhalt) sowie die BASF Schwarzheide GmbH (Brandenburg) sind ins Central European Chemical Network (CeChemNet) eingebunden. Komplettiert wird die Partnerschaft durch den Verband der Chemischen Industrie e.V., Landesverband Nordost, der Kontakt- und Koordinierungsfunktionen für das Netzwerk übernimmt. Die beteiligten Standorte und Unternehmen profitieren vom ausgedehnten komplexen Stoffverbund über Pipelines und Logistiknetzwerke (siehe Schema). CeChemNet wirkt einerseits nach innen, indem es regionale Stärken der Chemieparkentwicklung bündelt, es schafft Synergien durch den Stoffverbund im mitteldeutschen Chemiedreieck und fördert den Wissenstransfer der sechs Chemiestand-

B Bitterfeld-Wolfen

G Schwarzheide

C Schkopau

E Böhlen Berlin

D Leuna

F Zeitz

Halle C

G D F

Dresden

Die Lage der Chemieparks im mitteldeutschen Chemiedreieck.

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Bild: Maigrün Design & Architektur

CeChemNet: Ein komplexer Stoffverbund

Stoffverbund der CeChemNet-Standorte Chemiepark Bitterfeld-Wolfen GmbH, InfraLeuna GmbH, Dow Olefinverbund GmbH in Schkopau/Böhlen, Infra-Zeitz Servicegesellschaft mbH (alle Sachsen-Anhalt) sowie BASF Schwarzheide GmbH (Brandenburg). (Piesteritz ist nicht CeChemNet-Mitglied.)

orte untereinander. Andererseits zielen die Aktivitäten von CeChemNet nach aussen: Für Investoren unterstützt das Netzwerk die Erstellung massgeschneiderter Ansiedlungskonzepte.

Aktive Standortwerbung Für Thomas Einsfelder, Geschäftsführer der Investitions- und Marketinggesellschaft Sachsen-Anhalt (IMG) sind die Chemiestandorte wichtige Partner. Ähnlich wie Günther hält er fest: «Anspruch der Chemieparks in Sachsen-Anhalt ist es, den Unternehmen eine leistungsfähige Infrastruktur, kostengünstige Versorgungs- und Dienstleistungen anzubieten und so eine Konzentration der Unternehmen auf die eigenen Kernkompetenzen zu ermöglichen. Anspruch der Investitions- und Marketinggesellschaft Sachsen-Anhalt ist es, die Standorte dabei nach Kräften und mit Tempo zu unterstützen, für weitere Unternehmensansiedlungen zu sorgen und die

bereits ansässigen Unternehmen als Partner in ihren Expansionsbemühungen zu begleiten. Die Voraussetzungen dafür sind gut. (…) Auch künftig wird die Chemieindustrie ein wesentlicher Treiber für den wirtschaftlichen Erfolg des Landes Sachsen-Anhalt sein. Denn gerade im Bereich ‹Chemie und Bioökonomie› sehen wir grosses Potenzial. Darauf wollen wir aufbauen und unseren Beitrag dazu leisten, Sachsen-Anhalt als erstrangigen Standort für eine zukunftsfähige, nachhaltige Chemische Industrie auszubauen.»

Kontakt IMG – Investitions- und Marketinggesellschaft Sachsen-Anhalt mbH Am Alten Theater 6 D-39104 Magdeburg +49 391 568 99 0 welcome@img-sachsen-anhalt.de www.investieren-in-sachsen-anhalt.de

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REPORTAGE

Sicherheitsarbeitsplätze von der Schweizer Vertretung

Reinluft- und Containment-Lösungen Mit Geräten der Weiss Umwelttechnik GmbH lassen sich beinahe alle Umweltbedingungen simulieren. Hierzulande ist sie seit 1971 durch die Weiss Technik AG in Altendorf vertreten. In der Schweiz ist diese seit Anfang Jahr auch für die Produkte der Weiss Pharmatechnik GmbH zuständig, die seit vielen Jahren ein wichtiger Partner für anspruchsvolle Reinluft- und Containment-Lösungen in der pharmazeutischen und in der chemischen Industrie ist.

Kurt Hermann

Bilder: Weiss Technik

Die Division Weiss Technik gehört zur Schunk Group mit über 8000 Mitarbeitern weltweit und einem Umsatz von mehr als 1,1 Milliarden Euro. Die Weiss Technik selber ist in 15 Ländern mit 22 Gesellschaften aktiv. Die dazu gehörende Weiss Umwelttechnik GmbH ist seit 1971 in der Schweiz durch die selbstständige Tochtergesellschaft Weiss Technik AG in Altendorf vertreten. Deren Geschäftsführer ist Michael Altmann.

Michael Altmann ist Geschäftsführer der Weiss Technik AG in Altendorf.

Altmann sagt: «Die Weiss Technik ist weltweit eine der bedeutendsten Herstellerinnen von Anlagen der Umweltsimulation, Wärme- und Klimatechnik sowie von Reinluft- und Containment-Lösungen. Die Schweizer Weiss Technik AG hat sich auf Umweltsimulationen sowie industrielle Wärme- und Klimatechnik spezialisiert. Unsere Kunden sind in so unterschiedlichen Branchen wie die Auto-, Uhren1–2/2018

oder Pharmaindustrie aktiv. Sie können darauf zählen, dass schnell einer der über die ganze Schweiz verteilten zwölf Servicetechniker erscheint, wenn Not am Mann ist.» In Altendorf selber stehen fünf Mitarbeiterinnen im Backoffice für Beratungen und Service bereit.

Spezielle Sicherheitsarbeitsplätze Die Weiss Pharmatechnik GmbH entwickelt und produziert spezielle Sicherheitsarbeitsplätze, die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter vor frei werdenden Emissionen schützen und gleichzeitig die Produktreinheit gewährleisten. Seit dem 1. Januar 2018 vertritt die Weiss Technik AG auch deren Produkte. Altmann, ein ausgewiesener Fachmann im Bereich Reinraumtechnik, hat die Erweiterung der Tätigkeit vorbereitet. Er sagt: «Unsere Kunden erhalten eine professionelle Beratung und einen Service direkt aus der Schweiz. Ein motiviertes Team unterstützt die Anwender in Ihren Entscheidungen und sorgt mit dem schweizweiten Servicenetz für kurze Reaktionszeiten, damit die Zuverlässigkeit der Produkte auch in unternehmenskritischen Bereichen durchgängig gewährleistet werden kann.» Die Wibobarrier-Containments, LaminarFlow-Anlagen, Sicherheitswerkbänke, Isolatoren und Schleusensysteme werden in der Life-Science-Branche sowie in der Chemie- und Pharmaindustrie eingesetzt. Die flexiblen Containment-Systeme schützen die Mitarbeiter, die Produkte und die Umwelt höchst effektiv. Wo spezielle klimatische Bedingungen nötig sind, bietet die Weiss Technik AG zuverlässige Lösungen: in Krankenhäusern, in

In Klimaprüfschränken, Typ ClimeEvent, wird der Einfluss von Temperatur und Feuchte auf die Eigenschaften, die Funktion und die Lebensdauer von Produkten getestet.

Wibojekt Sicherheits-Abzug für den Personenund den Umgebungsschutz.

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REPORTAGE

wenn es um Sicherheit und Gesundheit geht. Weiss Klimatechnik bietet nicht nur höchste Produktqualität als Gerätehersteller, sondern auch zuverlässigen persönlichen Service von der Planung über die Inbetriebnahme bis zur Qualitätssicherung. Das schätzen unsere Kunden, denn so wird moderne Mess- und Reinraumtechnik nachhaltig zeit- und kosteneffizient.»

Das Wibojekt-Prinzip

Die mikrobiologischen Sicherheitswerkbänke BDK SB II und BDK SBV II (2- und 3-Filtersysteme) schützen die Gesundheit von Mitarbeitern bei mikrobiologischen und gentechnischen Arbeiten.

der Produktion, in Reinräumen, in Messräumen oder in der Informationstechnologie wie beispielsweise in Serverräumen.

Reinraum-Komplettlösungen aus einer Hand Altmann betont: «Sicherheit kennt keine Kompromisse. Die Mess- und die Reinraumtechnik muss immer zuverlässig arbeiten,

Sicherheitsarbeitsplätze nach dem Wibojekt-Prinzip dienen dem Schutz von Personen und der Umwelt. Die aufwendiger konstruierten Wibobarrier-economy-Arbeitsplätze bieten einerseits einen Schutz für Personen und Räume, indem sie schädliche Dämpfe, Aerosole und Stäube sicher abführen. Andererseits werden Produkte durch Hepa-gefilterte Reinluft vor Verunreinigungen und Kreuzkontaminationen geschützt. Weiss Technik beschreibt das Wibobarrier-Prinzip wie folgt: Das patentierte Wibobarrier-Luftführungssystem arbeitet nach dem Drei-Zonen-Prinzip: • Zone 1: Produktbereich • Zone 2: Personenbereich • Zone 3: Reinluftschleier. Ein vertikaler Reinluftschleier trennt den Produktbereich vom Personenbereich. Während der Produktbereich mit turbulenzarmer Hepa-gefilterter Reinluft überströmt

H 14

F9 H13/ 14

Wibobarrier-Sicherheitsarbeitsplatz: Produkte- und Personenschutz mit dem patentierten Wibobarrier-Luftführungsprinzip für einen stabilen Reinluftschleier.

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Wibo-Isolatoren kommen überall dort zum Einsatz, wo eine kontrollierte Atmosphäre abgeschirmt vom Aufstellungsraum geschaffen werden muss. Sie bieten optimalen Schutz für Produkte und Mitarbeiter.

wird, schützt der Barrier-Schleier vor Verwirbelungen, die aufgrund der Bewegungen des Mitarbeiters entstehen können. Von innen oder aussen kommende luftgetragene Partikel zieht der Barrier-Reinluftschleier an und führt sie den Absaugschlitzen auf der Front- und Rückseite zu. Mitarbeiter, Umgebung und Produkt sind durch das Wibobarrier-Prinzip optimal geschützt.

Kontakt Weiss Technik AG Brügglistrasse 2 CH-8852 Altendorf +41 55 256 10 66 info@weiss-technik.ch www.weiss-technik.ch

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Bild: Messer Schweiz AG

REPORTAGE

Der korrekte Umgang mit Gasbehältnissen ist zu schulen und den aktuellen Sicherheitsvorschriften immer wieder anzupassen.

Weiterbildung in Lenzburg

Sicherer Umgang mit Gasflaschen Gase finden heute nahezu in jedem industriellen Prozess Anwendung. Deshalb haben sich Profis und Laien im Umgang mit Gasen auszubilden. Die Schulungen müssen den neusten gesetzlichen Vorgaben und Sicherheitsstandards Rechnung tragen. Die Firma Messer Schweiz AG in Lenzburg führt deshalb regelmässig Sicherheitsseminare durch, die vom Herstellungsprozess über die Anwendung bis hin zum sicheren Umgang mit Gasen informieren.

Etel Keller Fliegt in Lenzburg eine Gasflasche durch die Luft, dann ist das Teil einer Live-Vorführung im Umgang mit Gasen. Die fliegende Gasflasche demonstriert auf eindrückliche Weise, weshalb Gasbehältnisse, wie sie in unzähligen Handwerksbetrieben und auf Baustellen zum Schweissen zur Anwendung kommen, auf gar keinen Fall ungesichert oder fahrlässig gelagert werden dürfen. Um Arbeitsunfälle zu vermeiden, wird deshalb in der Weiterbildung bei Messer anhand verschiedener Vorführungen veranschaulicht, welche Auswirkungen Gefahrenstoffe und speziell Gase auf Menschen und ihre Umgebung haben. Zirka fünfmal pro Jahr bietet die Firma Sicherheitsseminare inhouse an. KMUs und grössere Betriebe, Schutz und Rettung, Spitäler und Bildungseinrichtungen lassen ihr Personal dort im Umgang mit Gasen und anderen Gefahrenstoffen schulen. «Wir wollen den Teilnehmern Sicherheit bei der Anwendung und im Umgang mit Gasen geben» so Bruno Suter, Leiter Anwendungstechnik von Messer. 1–2/2018

Für eine regelmässige Weiterbildung spricht nicht zuletzt, dass sich die Regulierungen im Umgang mit Gefahrenstoffen immer wieder ändern. Deshalb ist es entscheidend, dass das Personal von Konzernen, Spitälern und anderen Betrieben je-

derzeit über den aktuellen Stand unterrichtet bleibt. Das Seminar der Firma Messer liefert kurz und prägnant ein hohes Mass an Wissen rund um gesetzliche, organisatorische und bauliche Anforderungen bei der Anwendung von Gasen in

Gefahren im privaten Umfeld Keine Fake News ist, dass Propangasflaschen nur in gut durchlüftet Aussenlagern und nie in Innenräumen, geschweige denn in Kellern, gelagert werden dürfen, da das Gas schwerer ist als Luft. Werden Propangasflaschen für den Grill von Privatperson genutzt, sollte sichergestellt werden, dass auf dem Transport im Privatwagen keine abrupten Bremsmanöver passieren.

Jede Gasflasche weist eine spezifische Beschriftung über den Inhalt und den wichtigsten Sicherheitsbestimmungen auf.

Bilder: EK, ChemieXtra

REPORTAGE

Der Weiterbildungskurs beinhaltet auch eine Aussendemonstration über das spezifische Verhalten von Gas bei Bränden.

Betrieben. Die Ausrichtung des Seminars ist für ein breites Zielpublikum geeignet. Auf Kundenwunsch werden auch Weiterbildungen direkt im Unternehmen angeboten.

Gewisse Gase entwickeln bei der Explosion eine starke Ausdehnung und sie bilden eine starke Verrussung.

Gasflaschen stellen ein besonderes Gefahrengut dar Gasflaschen sind Behältnisse, die für einen hohen Druck geeignet sind. Die Sicherheitskappe schützt das Ventil bei Transport und Lagerung. Zur Sicherheit der Anwendenden haben die Ventile je nach Gasart unterschiedliche Anschlussgewinde. Bei brennbaren Gasen ist dies immer ein Linksgewinde. Auch die Farbe der Flaschenschulter ist ein wichtiges Sicherheitsmerkmal und gibt erste Hinweise auf den Flascheninhalt. Detaillierte Angeben sind auf dem «Bananenkleber» festgehalten oder im Flaschenboden eingestanzt, so auch das Datum, wann die nächste Revision fällig ist. Diese und weitere Merkmale wie auch die gesetzliche Grundlage sind in einer kleinen Broschüre zusammengefasst; sie enthält wichtige Hinweise über die Kennzeichnung von Gasflaschen und die Verordnung über die Beförderung auf der Strasse.

Kompetenzzentrum für die Gasherstellung Gasflaschen werden korrekt stehend und mit dem Ventilschutz gelagert.

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Die Messer Schweiz AG ist Teil der weltweit tätigen Messer Gruppe mit Schwer-

punktaktivitäten in Europa und China. Das Familienunternehmen stellt technische Gase sowie Gase für die Medizin, Pharmaund Lebensmittelindustrie her. In Lenzburg befi ndet sich ein Kompetenzzentrum Reinst- und Spezialgase. Die breite Produktpalette des Unternehmens erlaubt kundenspezifische Lösungen der Handhabung und Installation von Geräten im Bereich der Gasanwendung und -nutzung an. Es liefert Gase für den Laborbedarf, Spezialgase in reinster Form für den Hightech-Bereich aber auch Füllgase für Isoliergas oder für die Oberflächenbehandlung von Kunststoffen.

Kontakt Messer Schweiz AG Seonerstrasse 75 CH-5600 Lenzburg +41 62 886 41 41 info@messer.ch www.messer.ch

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Bild: PTB

FORSCHUNGSWELT

Die vier primären Atomuhren der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig.

Cäsiumuhren mit unvorstellbarer Genauigkeit

Die Atomsekunde wurde 50 Jahre alt Seit dem 13. Oktober 1967 beruht die Basiseinheit der Zeit auf einer Eigenschaft von Cäsiumatomen. Mit ihr begann eine revolutionäre Entwicklung: Die Atomsekunde wurde schon 1955 geboren, als die erste Cäsiumatomuhr zu arbeiten begann. Im Herbst 1967 ging sie ins Internationale Einheitensystem ein. So kam eine Entwicklung in Gang, die voraussichtlich in einem Jahr ihren Abschluss nehmen wird: Im Herbst 2018 wird die 26. Generalkonferenz für Mass und Gewicht beschliessen, dass das gesamte Internationale Einheitensystem (SI) auf unveränderlichen Eigenschaften der Natur beruhen soll: auf Naturkonstanten.

Erika Schow Die Sekunde war (neben dem Meter) nicht nur zeitlich gesehen ganz vorne mit dabei bei der Definition von Messgrössen. Sie führt auch im Wettlauf der Genauigkeiten: Keine Einheit lässt sich genauer realisieren. Heutige Cäsiumatomuhren, wie die vier primären Uhren der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), die in Deutschland für die Realisierung und Verbreitung der gesetzlichen Zeit zuständig sind, «machen» die Zeit mit einer unvorstellbaren Genauigkeit von 16 Stellen hinter dem Komma.

Vorausschauende Definition der Sekunde «Sie bieten uns ein schönes Thema zum Reflektieren: die Messung der Sternenbahnen in einem unermesslich weiten Kosmos mithilfe der Schwingung eines unendlich kleinen Atoms.» So poetisch drückte der damalige französische Aussenminister aus, 1 2– /2 2/ 02 10 71 8

was kurz danach in Paris passieren würde: Die versammelten Wissenschaftler und Politiker beschlossen auf der 13. Generalkonferenz für Mass und Gewicht im Oktober 1967 – genau: am 13. Oktober 1967 –, die Sekunde neu zu definieren: «Die Sekunde ist das 9 192 631 770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustands von Atomen des Nuklids 133 Cs entsprechenden Strahlung.» Damit war die Sekunde auf der Grundlage eines atomaren Quantenüberganges defi niert. Die grosse Zahl in der Definition steht für etwas mehr als 9 Milliarden Schwingungen pro Sekunde – eine ganz bestimmte Frequenz von Mikrowellenstrahlen, die eben diesen Quantenübergang im äussersten Elektron des Cäsiumatoms in Gang bringen. Diese Definition gilt bis heute. Nicht einmal beim Übergang zum «neuen» SI im nächsten Herbst muss sie angetastet werden – offensichtlich ist sie vor fünfzig Jahren sehr vorausschauend und zukunftsfähig formuliert worden.

Eine der wichtigsten Messgrössen Historisch gesehen ist die Zeit – neben der Länge und dem Gewicht – sicher eine der wichtigsten Messgrössen überhaupt. Obwohl Philosophen wie Physiker sich nicht leicht tun mit der Definition, was die Zeit überhaupt ist, so gehört sie doch selbstverständlich zum Leben dazu. Und seit vielen Jahrtausenden wird sie gemessen, zunächst anhand der Bewegung der Erde gegenüber der Sonne und dem Fixsternhimmel. Das erlaubte es, die Zeit überall einfach zu bestimmen; das war lange wichtiger, als sie besonders präzise zu messen. Erst im Industriezeitalter änderte sich das und brachte eine enorme Beschleunigung in der Geschichte der Zeitmessung mit sich: Einige Jahrtausende Sonnenuhren, einige Jahrhunderte Pendeluhren, rund ein Jahrhundert Quarzuhren, fünf Jahrzehnte Atomuhren, die alle zehn Jahre zehnmal genauer werden – so sieht ganz kurz ge3 35

FORSCHUNGSWELT

Isidor Isaac Rabi findet geeignete Naturkonstante

Die erste Cäsiumatomuhr Zehn Jahre später, 1955, «tickte» die erste Cäsiumatomuhr im englischen National Physical Laboratory (NPL). Gleichzeitig liefen schon seit einigen Jahren die Vorbereitungen für das spätere Internationale Einheitensystem, das 1960 ins Leben gerufen werden sollte. Aber die Beteiligten in den Organen der Meterkonvention trauten der schönen neuen Sekunden-Welt noch nicht recht; vorerst liess man die Zeit in der Hand der Astronomen: 1960 wurde die sogenannte Ephemeriden-Sekunde festgelegt, die aus heutiger Sicht wenig hilfreich war. Aber im Herbst 1967 hatten sich diejenigen durchgesetzt, denen die Chancen der Atomuhrentechnik klar waren. Von nun an galt die «moderne» Sekundendefinition. In der PTB tickte 1969 die erste selbstge-

James Clerk Maxwell (1831–1879) forderte schon 1870, man solle Naturkonstanten für die Festlegung physikalischer Einheiten verwenden.

baute Cäsium-Atomuhr. Bis heute sind noch drei weitere dazugekommen. Die PTB gehört heute zu den führenden «Zeitmachern»; ihre Cäsium-Atomuhren haben einen grossen Anteil an der Erzeugung der internationalen Zeitskala. Und auch die Uhren der nächsten Generation, die optischen Atomuhren, zeigen hier schon ihr grosses Potenzial – aber das könnte dann das Thema einer Jubiläumsmeldung in zehn Jahren sein.

Kontakt Dr. Andreas Bauch Physikalisch-Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 D-38116 Braunschweig +49 531 592 4420 andreas.bauch@ptb.de www.ptb.de

Bild: Tohma (Wikipedia)

Eine geeignete Naturkonstante für die Messung der Zeit brachte 1940 der amerikanische Physiker Isidor Isaac Rabi ins Spiel: die Übergangsfrequenz zwischen zwei ausgewählten Zuständen eines Atoms. Besonders geeignet seien, so Rabi, die Hyperfeinstrukturzustände im Atom 133 Cs, einem nicht radioaktiven Cäsiumisotop. Rabi bekam 1944 den Nobelpreis, und sein Vorschlag als «radio frequencies

in hearts of atoms would be used in most accurate of time-pieces» schaffte es an prominenter Stelle in die Ausgabe der New York Times vom 21. Januar 1945.

Bild: Wikipedia

fasst der «Zeitstrahl der Zeitmessung» aus. Einer der frühesten Vorschläge für das moderne Messen aller physikalischen Grössen stammt von dem Physiker James Clerk Maxwell. Er forderte schon 1870, man solle sich nicht auf die von der Erde gelieferten Masse, wie die Tageslänge für die Sekunde oder den Erdumfang für den Meter, beziehen, sondern stattdessen Naturkonstanten für die Festlegung der physikalischen Einheiten verwenden.

Die von 1969 bis 1985 genaueste Uhr der Welt, die Cäsiumatomuhr CS1, ist im Deutschen Museum in München ausgestellt. Entwickelt wurde sie an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig.

www.ramseyer.ch

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FORSCHUNGSWELT

Der gestapelte Farbsensor

Präzise Farberkennung mit maximaler Auflösung Rot-, blau- und grün-empfindliche Farbsensoren aufeinanderschichten anstatt sie mosaikförmig aufreihen – mit diesem Prinzip könnten sich Bildsensoren mit einer noch nie dagewesenen Auflösung und Lichtempfindlichkeit realisieren lassen. Bislang gelang das aber in der Realität mehr schlecht als recht. Forschende der Empa und der ETH Zürich haben nun einen Sensorprototypen entwickelt, der das Licht nahezu ideal absorbiert – und erst noch günstig herzustellen ist.

Das menschliche Auge besitzt für die Farbwahrnehmung drei verschiedene Arten von Sinneszellen: Rot-, grün- und blauempfindliche Zellen wechseln sich im Auge ab und fügen ihre Informationen zu einem farbigen Gesamtbild zusammen. Bildsensoren, beispielsweise in Handykameras, funktionieren ähnlich: Wie bei einem Mosaik wechseln sich blaue, grüne und rote Sensoren ab. Intelligente Softwarealgorithmen berechnen aus den einzelnen Farbpixeln ein farblich hochaufgelöstes Bild. Das Prinzip bringt aber auch einige Limitationen mit sich: Da jeder einzelne Pixel nur einen kleinen Teil des darauf auftreffenden Lichtspektrums absorbieren kann, geht ein grosser Teil der Lichtmenge verloren. Die Sensoren können zudem fast nicht mehr weiter miniaturisiert werden, und es können unerwünschte Bildstörungen, sogenannte Farbmoiréeffekte, auftreten, die mühsam wieder aus dem fertigen Bild herausgerechnet werden müssen.

Bilder: Empa

Karin Weinmann

Originalbild (links) und entsprechende Abbildung im Rot-, Grün- und Blaubereich sowie ein zusammengesetztes Bild.

Transparent nur für bestimmte Farben Schon seit einigen Jahren beschäftigen sich Forschende daher mit der Idee, die drei Sensoren aufeinanderzustapeln statt sie nebeneinander zu platzieren. Dies bedingt natürlich, dass die obenliegenden Sensoren die Lichtfrequenzen, die sie

Vielversprechendes Material in der Forschung Perowskite sind ein so vielversprechendes Material in der Forschung, dass das renommierte Fachjournal «Science» eine Spezialausgabe dazu veröffentlicht hat. Darin enthalten ist ein Review-Artikel der Empa/ETH Zürich-Forschungsgruppe um Maksym Kovalenko zum aktuellen Forschungsstand und Perspektiven von Nanokristallen aus Blei-Halogenid-Perowskiten. Diese besitzen Eigenschaften, die sie zum vielversprechenden Kandidaten für die Entwicklung von Halbleiter-Nanokristallen für verschiedene optoelektronische Anwendungen wie Fernsehbildschirme, LED oder Solarzellen werden lässt: Sie sind günstig herzustellen, haben eine hohe Toleranz bei Defekten und können exakt getunt werden, um Licht in einem bestimmten Farbspektrum auszustrahlen. M. Kovalenko, L. Protesescu, M. I. Bodnarchuk, «Properties and potential optoelectronic applications of lead halide perovskites nanocrystals», Science (2017); DOI: 10.1126/ science.aam7093

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nicht absorbieren, zu den darunterliegenden Sensoren durchlassen. Ende der 1990er-Jahre gelang es erstmals, einen derartigen Sensor herzustellen: Er bestand aus drei aufeinandergestapelten Siliciumschichten, die jeweils nur eine Farbe absorbieren. Daraus entstand dann auch tatsächlich ein kommerziell erhältlicher Bildsensor. Dieser konnte sich allerdings am Markt nicht durchsetzen: Da die Absorptionsspektren der verschiedenen Schichten nicht scharf genug abgetrennt waren, wurde ein Teil des grünen und roten Lichts bereits in der blau-empfindlichen Schicht absorbiert – als Resultat verwischten die Farben, und die Lichtempfindlichkeit war dadurch sogar tiefer als bei gewöhnlichen Lichtsensoren. Zudem benötigte die Produktion der absorbierenden Siliciumschichten einen aufwendigen und teuren Herstellungsprozess. Forschenden ist es nun gelungen, einen Sensorprototypen zu entwickeln, der diese Probleme umgeht. Er besteht aus drei verschiedenen Arten von Perowskiten – einem halbleitenden Materialtyp, der dank seinen 3 37

FORSCHUNGSWELT

Stapel statt Mosaik: die Perowskit-Schichten absorbieren jeweils nur einen Teil des Lichtspektrums.

herausragenden elektrische Eigenschaften und seiner guten optischen Absorptionsfähigkeit seit einigen Jahren immer grössere Bedeutung findet, etwa bei der Entwicklung neuer Solarzellen. Je nach Zusammensetzung dieser Perowskite können sie etwa einen Teilbereich des Lichtspektrums absorbieren, für den restlichen Bereich aber durchsichtig wirken. Dieses Prinzip nutzten die Forschenden um Maksym Kovalenko von der Empa und der ETH Zürich, um einen Farbsensor von der Grösse gerade einmal eines Pixels herzustellen. Den Forschenden gelang es, damit sowohl einfache eindimensionale als auch realistischere zweidimensionale Bilder zu reproduzieren – und zwar mit einer enorm hohen Farbtreue.

Akkurate Farberkennung Die Vorteile dieses neuen Ansatzes liegen auf der Hand: Die Absorptionsspektren sind klar getrennt – die Farberkennung ist

also massiv präziser als bei Silicium. Zudem sind die Absorptionskoeffi zienten insbesondere für die Lichtanteile mit höheren Wellenlängen (grün und rot) bei den Perowskiten massiv höher als bei Silicium. Dadurch können die Schichten deutlich kleiner gefertigt werden, was wiederum kleinere Pixelgrössen ermöglicht. Dies ist bei gewöhnlichen Kamerasensoren nicht entscheidend; für andere Analysetechnologien, etwa in der Spektroskopie, könnte dies jedoch eine erheblich höhere räumliche Aufl ösung ermöglichen. Die Perowskite können zudem in einem vergleichsweise günstigen Verfahren hergestellt werden. Um diesen Prototypen zu einem kommerziell nutzbaren Bildsensor weiterzuentwickeln, ist allerdings noch einiges an Entwicklungsarbeit nötig. Zentral sind etwa die Miniaturisierung der Pixel und Methoden, um eine ganze Matrix von solchen Pixeln in einem Schritt herzustellen. Laut

Kovalenko soll dies aber mit bereits existierenden Technologien möglich sein. Originalpublikationen S. Yakunin, Y. Shynkarenko, D. N. Dirin, I. Cherniukh, M. Kovalenko, «Non-dissipative internal optical filtering with solutiongrown perovskite single crystals for full-colour imaging», NPG Asia Materials (2017); DOI: 10.1038/am.2017.163

Kontakt Prof. Dr. Maksym Kovalenko Thin Films and Photovoltaics Empa Überlandstrasse 129 CH-8600 Dübendorf +41 58 765 45 57 maksym.kovalenko@empa.ch www.empa.ch

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VERFAHRENSTECHNIK

Hohe Signalfrequenz in aussergewöhnlichen Messsituationen

Füllstandsmessungen: Mit Genauigkeit punkten

Jürgen Skowaisa 1 Als vor über einem Jahr das Radarfüllstandmessgerät Vegapuls 64 auf dem Markt eingeführt wurde, waren selbst Spezialisten überrascht, wie viele neue Möglichkeiten sich für das Gerät ergeben. Ähnliches war schon zwei Jahre zuvor beobachtet worden, als das erste Radarmessgerät für Schüttgüter auf den Markt kam, das ebenfalls mit der hohen Frequenz von 80 GHz arbeitet. Bereits in vielen Probeanwendungen zeigte sich die höhere Güte der Messung in den Echokurven, die sich später in der Praxis bestätigte. Entscheidender Unterschied zu bisherigen Radarfüllstandmessgeräten ist die verwendete Frequenz von 80 GHz, statt wie üblich 26 GHz. Dadurch ist eine mehr als dreifach bessere Fokussierung des Radarstrahls möglich, was wiederum eine ganze Reihe an positiven Auswirkungen auf die Messung hat. Der schmale Messstrahl wirkt sich nicht nur positiv bei Einbauten wie Rührwerken, Abstreifern oder Schweissnähten im Tank aus, sondern auch bei Medien, für welche die Radarmesstechnik aufgrund der zu geringen Dielektrizitätszahl nicht geeignet war. Auch bei Schaum, sehr turbulenten Füllgutoberflächen, Kondensat oder Anhaftungen an der Antenne, wird durch die höhere Messsicherheit selbst bei extremen Messbedingungen eine zuverlässige Messung ermöglicht. Der Vegapuls 64 verfügt zudem über einen sehr grossen Dynamikbereich, was wiederum zu einem breiten Einsatzspektrum und einer höheren Messsicherheit führt. Produktmanager Radar, Vega Grieshaber KG

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Plötzlich waren Anwendungen, die bisher gar nicht in Betracht gezogen wurden, möglich. So gibt es in vielen Anlagen der chemischen Industrie durchaus den Trend, eine Grenzstandmessung durch ein redundantes kontinuierliches Verfahren zu erweitern. Allerdings war der bauliche Aufwand hierfür meist zu gross, sodass bislang darauf verzichtet wurde. Mit dem neuen Gerät steht ein kontinuierliches Messverfahren zur Verfügung, das sich schnell und unkompliziert installieren und schnell in Betrieb nehmen lässt. Durch den sehr schmalen Messstrahl kann der Radarsensor einfach auf vorhandene Stutzen installiert werden, sodass Vorbereitungen für einen Probelauf gering sind. In kürzester Zeit stehen verlässliche Messwerte zur Verfügung.

Alternative zur Durchflussmessung In einem südafrikanischen Pharmaunternehmen konnte das Radarfüllstandmessgerät ebenfalls dank seiner Genauigkeit überzeugen. Hier hatte der Hersteller von Azathioprin, einem Immunsuppressiv, und Mirtazapin, ein Antidepressivum zur Akutbehandlung, bisher wegen der Genauigkeit eine Durchflussmessung eingesetzt, um die exakten Produktmengen, die in den Rührwerkskessel eingebracht werden, zu erfassen. Dies wurde jedoch immer wieder zum Balanceakt. Die Problematik: Um die Stoffe in den Behälter einzubringen, war es nötig, den Reaktor zu öffnen. Da der Druck bei 3 bar und die Temperatur bei 120 °C bis 130 °C liegt, musste der Behälter vor jeder Befüllung entspannt werden. Die Sicherheit des Bedienpersonals konnte man nicht gewährleisten. Ein Um-

Bilder: Vega

Bei der Messung von Füllständen mit Radarmesstechnik haben sich durch den Sprung auf 80 GHz als Signalfrequenz viele neue Optionen eröffnet. Bei Anwendungen, die bis dahin als schwierig oder für die Radartechnik als ungeeignet galten, erhielt man nun erstmals ein sauberes Messsignal. Doch nicht nur in aussergewöhnlichen Messsituationen überzeugt die hohe Frequenz – auch in Standardanwendungen eröffnet die hohe Genauigkeit des Radarfüllstandmessgeräts Vegapuls 64 neue Perspektiven.

Der Radarfüllstandsensor Vegapuls 64 ist prädestiniert für den Einbau in kleinen Behältern.

denken war nötig: Obwohl eine Durchflussmengenmessung normalerweise die bessere Alternative ist, um genaue Mengen zu erfassen, entschied man sich aufgrund der starken Anhaftungen dafür, den berührungslos messenden Radarsensor Vegapuls 64 einzubauen. Trotz eines Rührwerks mit 25 bis 40 Umdrehungen pro Minute und Kondensation, die aufgrund des sich erwärmenden Mediums entsteht, erfasst der Sensor zuverlässig und ausreichend genau die zugegebenen Mengen. Durch den Einsatz des Radarfüllstandmessgerätes konnte unter anderem auch die Sicherheit für das Bedienpersonal erhöht werden.

Genauigkeit in kleinen Behältern Auch in kleinen Behältern profitiert man von der höheren Genauigkeit. Dafür wurden bei der Entwicklung des Radarfüllstandmessgeräts die Störsignale im Nahbereich deutlich reduziert. Zwar ist die Blockdistanz (also der Abstand zwischen 3 39

VERFAHRENSTECHNIK

Selbst bei massiven Rührwerken mit stark bewegter Füllgutoberfläche erfassen Radarsensoren sicher den Füllstand.

Antenne und Flüssigkeitsoberfläche) bei Radarmessgeräten deutlich geringer als beispielsweise bei Ultraschallmessgeräten, für Anwendungen in Laboren und Forschungseinrichtungen war diese jedoch immer noch zu gross. Da das Antennensystem in den Prozessanschluss integriert wurde, ragt auch keine Antenne in den Behälter hinein. Es ist also möglich, bis dicht an den Prozessanschluss und den Behälterboden zu messen, selbst bei Flüssigkeiten mit niedrigen Dielektrizitätszahlen. Dazu muss man wissen: Bei Medien mit kleinen Dielektrizitätszahlen durchdringt ein Teil der Signale das Medium und wird von dem darunterliegenden Behälterboden reflektiert. Somit bekommt man zwei Signale: vom eigentlichen Füllstand und vom Behälterboden. Die Signa-

Dank den kleinen, kompakten Antennensystemen bieten sich aber auch viele Einsatzmöglichkeiten im Pharma- und Lebensmittelbereich.

le des Bodens sind dabei umso grösser, je geringer die Dielektrizitätszahl des Mediums und je besser die Reflexion vom Behälterboden (z. B. flacher Metallboden). Durch die deutlich kürzere Wellenlänge der 80-GHz-Signale des Vegapuls 64 werden diese im Medium erheblich stärker gedämpft als bei 26-GHz-Sensoren. Dadurch ist die Reflexion am Behälterboden deutlich geringer. Dies ermöglicht nun die Füllstanderfassung über das gesamte Behältervolumen, selbst in kleinen Tanks. Dies war bisher weder mit freistrahlenden 26-GHz-Radarsensoren, noch mit dem geführten Radar möglich. Da bei Letzterem ein Seil oder Stab als Führung für das Signal genutzt wurde, ist eine Messung bis zum Boden schon prinzipiell unmöglich. Schliesslich

Der Vegapuls 64 ist mit unterschiedlichen Antennensystemen erhältlich und kann für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden.

muss der Stab oder das Seil immer einen Abstand zum Boden einhalten. Bei grösseren Behältern konnte dieser Abstand meistens vernachlässigt werden. Aber je kleiner die Behälter werden, desto grösser wird der prozentuale, nicht messbare Teil.

Messinstrument muss nicht eichfähig sein In vielen Umschlagprozessen der chemischen Industrie ist Eichfähigkeit der Messinstrumente ein Muss: zum einen für Medien, die besteuert sind, zum anderen für interne Verrechnungen. Eichfähige Messinstrumente sind jedoch meist sehr gross, teuer und vor allem aufwendig bei der Inbetriebnahme. In der Praxis würden viele Anwender daher zwar gerne auf die nicht sehr praktikablen Geräte verzichten, jedoch nicht auf eine zuverlässige Messgenauigkeit. Und in der Tat stellt sich die Frage, ob es immer ein eichgenaues Gerät sein muss. Bei Verrechnungen innerhalb eines Chemieparks werden die Volumenströme in der Regel über ein eichfähiges Durchflussmessgerät gemessen. Dagegen muss die Füllstandmessung in den Tanks nicht zwingend eichfähig sein, sondern nur entsprechend genau, um die Bevorratung sicher zu planen. Zum Hintergrund: Eichfähige Füllstandmessungen werden in der Regel direkt am Tank kalibriert, eine sehr aufwendige Prozedur. Ausserdem muss die Temperatur des Mediums an verschiedenen Positionen im Tank gemessen werden, um seine Ausdehnung über die Temperatur zu kom1–2/2018

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VERFAHRENSTECHNIK

DIE DRAHTWEBER

Radarsensoren sind ideal bei Medien mit wechselnden Eigenschaften wie Dichte, Leitfähigkeit oder unterschiedlichen Prozessbedingungen, wie sie im Chemiebereich häufig vorkommen.

pensieren. Zudem muss bei den hohen Genauigkeitsanforderungen der Behälterdruck überwacht werden. Daher nutzen inzwischen viele Tankbetreiber den Vegapuls 64 als redundantes System. Das berührungslos messende Radarfüllstandmessgerät arbeitet mit einer Genauigkeit von plus/minus zwei Millimetern, unabhängig von Druck, Temperatur oder dem Medium selbst. Gleiches gilt im Übrigen für Whisky-Destillerien. Der zu versteuernde Alkohol wird zwar nach wie vor über eichfähige Geräte erfasst, für die übrigen Stoffströme setzt man jedoch lieber auf die kompakten Geräte von Vega. Bevor der Whisky in Holzfässer zur langjährigen Reifung abgefüllt wird, wird dieser in Behältern aus Edelstahl gelagert. Für die genaue Erfassung des Bestands in den Lagerbehältern, sind die Radarsensoren die optimale Lösung.

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Ausblick auf berührungslosen Sensor Für die Genauigkeit und eine bessere Auflösung spielt auch die Bandbreite der Frequenzen eine grosse Rolle. Beim neuen Radarsensor werden Radarsignale in einem Frequenzbereich von 76 bis 80 GHz abgestrahlt. Damit ergibt sich eine Bandbreite von 4 GHz. Zwar wäre eine grössere Bandbreite aus messtechnischen Gründen wünschenswert, dies ist allerdings mit den europäischen Funkrichtlinien nicht vereinbar. Die Frequenzbereiche, Bandbreiten und Sendeleistungen sind hier genau festgelegt. Rein technisch gesehen, wäre eine höhere Bandbreite möglich, die Sensoren würden jedoch die Zulassung für den Einsatz in offenen bzw. geschlossenen Behältern verlieren. Noch höhere Frequenzbereiche sind für die Zukunft sicher interessant und theoretisch möglich, im Moment fehlt es jedoch an den wirtschaftlich einsetzbaren Komponenten zur Erzeugung der hohen Frequenzbereiche und den entsprechenden Zulassungsrichtlinien. Durch die 80-GHz-Technologie ergab sich bereits jetzt ein grosser Schritt in Richtung neuer Einsatzmöglichkeiten.

Kontakt Jürgen Skowaisa Vega Messtechnik AG Barzloostrasse 2 CH-8330 Pfäffikon ZH +41 44 952 40 00 info.ch@vega.com www.vega.com

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VERFAHRENSTECHNIK

Wichtiger Faktor beim Explosionsschutz

Absauganlagen sicher betreiben Absauganlagen sind im Produktionsbetrieb ein wichtiger Faktor beim Explosionsschutz. Die Explosions-Rückschlagklappe ProFlap, die im Notfall das Durchschlagen von Flammen auf andere Anlagenteile verhindert, absolvierte gerade ihre Prüfung nach der neuen, strengeren Norm (EN 16447).

Betreiber von Absauganlagen stehen in der Verantwortung: Saugt ihre Anlage brennbare Stäube ab, ist sie potenziell explosionsgefährdet. Schutzkonzepte und -massnahmen sind nötig. «Dabei sind die Maschinenrichtlinie, EN ISO 13849, und die Explosionsschutz-Richtlinie ATEX, 2014/34/EU, zu beachten», berichtet Jens Kuhn, Qualitätsleiter bei Keller Lufttechnik. Das Unternehmen aus Kirchheim unter Teck bei Stuttgart ist Spezialist für Absauganlagen, Filterelemente und den zugehörigen Explosionsschutz. Es unterstützt seine Kunden dabei, Absaugsysteme sicher und gesetzeskonform zu betreiben. Denn die Materie ist komplex.

Maschinenrichtlinie: Performance Level D einhalten

Bilder: Keller Luf ttechnik GmbH

«Vielen Betreibern von Absauganlagen ist zum Beispiel nicht klar, dass die Maschinenrichtlinie die Einhaltung bestimmter

sogenannter Performance Level, kurz: PL, fordert. Die PL bewerten auf einer Skala von A bis E, wie zuverlässig eine Sicherheitsfunktion ist», sagt Jens Kuhn und ergänzt: «Für den Explosionsschutz gilt in der Regel der sehr anspruchsvolle Performance Level D.»

Störfall wäre theoretisch nur alle 530 Jahre zulässig Für Anlagenbetreiber, die sich zum Beispiel in Sachen Explosionsschutz alleine auf einen Funkenvorabscheider verlassen, bedeutet das: Sie tun nicht genug. In ihrem Abscheider entsteht – typischerweise immer, wenn der Filter gereinigt wird – eine explosionsfähige Atmosphäre. Der Funkenvorabscheider soll verhindern, dass ein heisser oder glimmender Span dieses Gemisch explodieren lässt. «Um einen Performance Level D zu erreichen, müsste der Funkenvorabscheider so sicher arbeiten, dass nur alle 530 Jahre ein Funken das Gerät ungehindert passiert», rechnete Jens Kuhn aus. «Doch selbst wenn es einen Abscheidegrad von 99,999 Prozent aufwiese, würde alle zwei Stunden (!) ein Funken in den Abscheider gelangen», erklärt der Experte.

Konstruktiver Ex-Schutz mit ProVent und ProPipePlus

ProPipePlus zur flammenlosen Druckentlastung bei Metallstaubexplosionen: In der Mehrzahl der Anwendungen sind vorbeugende Exschutz-Massnahmen wie Funkenvorabscheider nicht zuverlässig genug. Mit konstruktiven Schutzmassnahmen sorgt Keller Lufttechnik vor und stellt sicher, dass im Ernstfall niemand verletzt wird.

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«Die beste Explosion ist die, die gar nicht erst entsteht», meint Leopold Rang, der bei Keller Lufttechnik als Abteilungsleiter für den Vertrieb im Bereich Anlagentechnik zuständig ist. «Vorbeugender Explosionsschutz ist daher wichtig. Aber in der Mehrzahl der Anwendungen ist er nicht zuverlässig genug und daher nicht ausreichend. Mit konstruktiven Schutzmassnahmen sorgen wir vor und stellen sicher,

Die Rückschlagklappe ProFlap verhindert das Durchschlagen der Flammen in die Rohrleitungen und damit mögliche Folgeexplosionen.

dass im Ernstfall niemand verletzt wird.» Anlagen können zum Beispiel so gebaut sein, dass sie dem enormen Druck von rund zehn Bar, der sich durch eine Explosion bilden kann, standhalten (druckstossoder druckfeste Bauweise). Alternativ gibt es die Möglichkeit, dem Druck einen kontrollierten «Ausgang» zu bieten und ihn damit deutlich zu reduzieren. Mit den Komponenten ProVent und ProPipePlus ist eine solche Druckentlastung flammenlos möglich. Ein Edelstahlgestrick hält Hitze und Feuer zurück. Solche Systeme sind selbst in geschlossenen Räumen einsetzbar. Bei ProPipePlus entfällt sogar die Pflicht, eine Schutzzone ausweisen zu müssen.

Rückschlagklappe optimiert und zertifiziert Werden explosionsfähige Stäube abgesaugt, müssen Entstaubungsanlagen darüber hinaus explosionstechnisch entkoppelt sein. Das heisst, das Durchschlagen der Flammen in die Rohrleitungen und 1–2/2018

VERFAHRENSTECHNIK

Verschärfte Prüfungsanforderungen

Rückschlagklappen müssen jetzt eine strengere Prüfnorm (EN 16447) erfüllen. Die neue ProFlap III-Baureihe von Keller Lufttechnik meisterte die Tests erfolgreich.

Die Prüfungen seien äusserst spannend gewesen, erzählt der Qualitätsexperte. Es hätte zum Beispiel ein separater Test mit Metallstäuben stattgefunden. «Die reagieren besonders heftig. Die Temperaturen sind höher und der Druck baut sich schneller auf», berichtet er. Befänden sich Bögen in der Rohrleitung zwischen Abscheider und der Rückschlagklappe, wirke sich das ebenfalls aus. Der Druck steige. Daher werde auch ein solcher Aufbau heute geprüft. «Interessanterweise nutzen die Prüffachleute inzwischen Prüfbehälter, die ein minimales Volumen aufweisen. Das erscheint paradox. Doch in diesen Anlagen steigt der Explosionsdruck am schnellsten an und die Rückschlagklappe muss besonders zügig reagieren.» Ex-Schutz-Infoseite: www.exschutz.net

mögliche Folgeexplosionen gilt es zu verhindern. ProFlap III wird die Rückschlagklappe genannt, die Keller Lufttechnik anbietet, um die Rohgasseite einer Anlage im Notfall abzusperren. Im normalen Betrieb hält der Luftvolumenstrom die Klappe offen. Im Fall einer Explosion kommt eine Druckwelle aus der entgegengesetzten Richtung und schliesst die Klappe. «Wir haben die ProFlap weiterentwickelt», erläutert Kuhn. «Die geschlossene Klappe

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dichtet das Rohr nun noch besser ab und verriegelt bei allen Modellen automatisch.» Diese Optimierungen zahlten sich aus. Rückschlagklappen müssen nämlich jetzt eine strengere Prüfnorm (EN 16447) erfüllen. Die neue ProFlap III-Baureihe meisterte die Tests. «Dadurch haben wir in bestimmten Anwendungsgebieten, zum Beispiel bei Metall/Aluminium, jetzt ein Alleinstellungsmerkmal», freut sich Jens Kuhn.

Kontakt Michael Hack Keller Lufttechnik GmbH + Co. KG Neue Weilheimer Strasse 30 D-73230 Kirchheim +49 7021 574 165 michael.hack@keller-lufttechnik.de www.keller-lufttechnik.de

VERBANDSSEITE

■ Infostelle SCV Schweizerischer Chemieund Pharmaberufe Verband Postfach 509 CH-4005 Basel +41 79 688 08 91 info@cp-technologe.ch www.cp-technologe.ch

■ Präsident ■ Höhere Fachprüfung ■ Termine Patrick Merkofer alle Termine online Chemietechnologe Siegfried AG Breiten 5 anschauen: Daniel Müller CH-5082 Kaisten www.cp-technologe.ch Untere Brühlstrasse 4 +41 79 688 08 91 CH-4800 Zofingen praesident@cp-technologe.ch +41 62 746 19 77 weiterbildung@cp-technologe.ch

ZENTRALVORSTAND SCV-Klausurtagung: Aus- und Weiterbildungen sowie Internet im Zentrum und Pharmatechnologen und -technologinnen EFZ befasst. Zudem berichteten sie über einen Erfahrungsaustausch in den überbetrieblichen Kursen. Auch die Frage der Chancen und Gefahren der Nachtarbeit bei Lernenden wird in engem Kontakt mit dem Staatssekretariat für Wirtschaft Seco abgeklärt. An der Tagung folgte eine konstruktive und angeregte Diskussion zur neuen Ausbildung «Chemie- und Pharmaprakti-

Bilder: Marcel Dürr

SCV-Präsident Patrick Merkofer begrüsste die Anwesenden des Zentralvorstands und die Vertreter der Sektionen am 11. November 2017 in Inzlingen, Deutschland, mit einem Rückblick aus dem Verband und stellte das Klausurprogramm vor. Erwin Venetz und Kurt Bächtold informierten über ihre Tätigkeiten im Ressort Ausbildung. Sie hatten sich im Jahr 2017 mit der Nullserie des Qualifikationsverfahrens der neuen Bildungsverordnung für Chemie-

Verbandspräsident Patrick Merkofer leitet die Klausurtagung des SCV-Vorstands in Inzlingen, Deutschland.

ker/-in mit Eidgenössischem Berufsattest» (EBA). Diese wird bereits im August 2018 starten. Es wurden die Chancen und Gefahren diskutiert, welche eine EBA-Ausbildung mit sich bringt und wie mit diesen umgegangen werden soll. Weiter berichtete das Ressort Ausbildung über den Stand der Einstufung des Chemie- und Pharmatechnologen EFZ im Rahmen des nationalen Qualifikationsrahmens (NQR). Die Einstufung des Berufs Chemieund Pharmatechnologe EFZ soll in die Stufe 5 erfolgen. Diese Thematik wird zusammen mit dem Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) weiterverfolgt. Summa summarum hat das Ressort Ausbildung sehr viel geleistet. Einen herzlichen Dank an Erwin Venetz und Kurt Bächtold für ihre wertvolle Arbeit. Daniel Müller, Ressortverantwortlicher Weiterbildung, führte ebenfalls mittels Rückblick in seine Thematik ein und informierte über die anstehenden Diplomprüfungen. 2018 ist wiederum eine Klasse gestartet. Bis dato wurden vier Anmeldungen verzeichnet und der Verband ist zuversichtlich,

dass diese Zahl noch steigen wird. Weiter berichtete er über die Revision des Lehrgangs. Der Lehrgang startete bereits im Jahr 2004. Deshalb sei es nun an der Zeit, eine Revision ins Aug zu fasse. Der Beginn der Revision ist für das Jahr 2018, die erste Ausbildung gemäss neuer Bildungsverordnung für 2020 geplant. Einführung einer Berufsprüfung wird geprüft In Anlehnung an die Weiterbildungen in anderen Branchen, wird bei der Revision der Bildungsverordnung die Einführung einer Berufsprüfung nach dem Besuch von 3 der 6 Semester geprüft werden. Wie bei der Ausbildung ist auch bei der Weiterbildung die NQR-Einstufung ein Thema. Daniel Müller berichtete zudem über die vom Bundesrat respektive dem SBFI geförderte Subventionspraxis. Hier stehen entscheidende Änderungen an. In Zukunft werden nicht mehr die Anbieter von Weiterbildungen, sondern die Kursteilnehmer direkt subventioniert. Der Kassier Peter Trescher rapportierte, dass trotz gutem Ver1–2/2018

VERBANDSSEITE

Die Sektionen sind gefordert, sich über Nachfolgen im SCV-Vorstand Gedanken zu machen, und an der Delegiertenversammlung Personen vorzuschlagen.

mögensbestand die Ausgaben im Auge behalten werden müssten. Namentlich die geänderte Subventionspraxis des Bundes bei der Revision der Ausbildung zur HPFC führen zu Änderungen des Vermögens des SCV. Es geht deshalb ein grosser Dank an Peter Trescher für sein langjähriges Engagement. Der Präsident Patrick Merkofer stellt fest, dass es nicht einfach sei, die Geldströme im Griff zu behalten. Peters Zeit und sein Fachwissen als Kassier würden auch in Zukunft gefragt sein, auch wenn Peter Trescher ankündige, dass er sein Amt in zwei Jahren niederlegen möchte. Die Nachfolgeregelung ist noch offen, soll aber zeitnah aufgegriffen werden.

Neue Internetseite steht, Sektionen sind gefordert Der Webmaster Patrick Keller berichtete über den Internetauftritt des SCV. Er stellte die Website «www.cp-technologe.ch» vor und erwähnte die hervorragende Zusammenarbeit mit den Mitgliedsfirmen. Er zeigte den Teilnehmenden auf, weshalb es wichtig sei, bei einer GoogleSuche zu den ersten Treffern zu gehören. «Die neue Technologie der Homepage unterstützt die Google-Suche zum Vorteil des SCV», erklärt er. Auch der Auftritt auf den Mobile Devices wie Smartphones, Tablets habe er im Sinne eines Responsive Webdesigns überarbeitet. Patrick Keller stellte zudem die Idee einer Applikation (App) für den Verband vor,

und erläuterte seinen Entscheid, die Aktivitäten auf den sozialen Medien wie Facebook nicht weiter zu verfolgen. Abschliessend sagte der Webmaster: «Es ist wichtig, dass nun die Inhalte in der Tiefe gepflegt werden. Die Breite ist vorhanden. Jede Sektion wird deshalb angehalten, Ihre Berichte und Beiträge zu publizieren.» Er selbst habe am Aufbau der Homepage sehr viel Spass gehabt und bleibe deshalb dem Ressort Webmaster noch eine Weile erhalten. Hinsichtlich der Delegiertenversammlung im nächsten Jahr wurde auch über die Nachfolgeregelung des Präsidenten Patrick Merkofer diskutiert. Kurt Bächtold wies darauf hin, dass es in absehbarer Zeit Verände-

rungen im Zentralvorstand geben werde und langjährige Mitglieder aus dem Vorstand ausscheiden wollten. Es erfolgt deshalb ein Aufruf an alle Sektionen, sich über diese Nachfolgen Gedanken zu machen, und an der Delegiertenversammlung Personen vorzuschlagen. Am Schluss der Klausur referierte Frédéric Falcotet über seine Verbandsaktivitäten in der Romandie. Er berichtete über die mangelnde Bereitschaft seitens der Unternehmungen und der Produktionsarbeitenden, Weiterbildungen in Angriff zu nehmen. Dies gelte für die Sekundarstufe 2, der Lehrlingsausbildung, ebenso wie für die Tertiärstufe (HFPC). Über Gründe und mögliche Lösungsansätze wurde anschliessend diskutiert. Der Verbandspräsident Patrick Merkofer dankte vor dem gemeinsamen Essen allen Klausurteilnehmenden für ihre aktive Teilnahme. Ihm sei deshalb an dieser Stell ein herzlicher Dank ausgesprochen für seinen unermüdlichen Einsatz zugunsten des SCV. Dem obersten CPT im Land gebührt unser bester Dank. Marcel Dürr, Präsident Qualitätssicherungskommission HFPC

SEKTION LUZERN Familienausflug in das Verkehrshaus Luzern Beim Familienausflug des SCV im September 2017 konnten wir im Verkehrshaus in Luzern viel über die Geschichte von Bahn, Auto, Flugzeug und vielem mehr kennenlernen. Sei es 1–2/2018

der Bau des Gotthardtunnels, die Erfindung des Fahrrads, die Herstellung von Schokolade und eine Reise durch unser Sonnensystem oder auch mal Moderator in einem Fernseh-

studio sein – es war durchweg ein unterhaltsamer und spannender Sonntag. Am Abend konnten wir noch im Schiff-Restaurant «Wilhelm Tell» das gute Schweizer Essen

geniessen – auf dem Vierwaldstättersee mit Aussicht auf die Alpen. Ein Dank geht an die Organisatoren. Pierre Petryna 45

VERBANDSSEITE

SECTION ROMANDE Revue de l'année 2017 L’année 2016 aura été marquée par la fusion des deux sections romandes, à savoir la section de Givaudan à Genève et la section Riviera-Chablais en une seule et même «Section romande». La concrétisation officielle de cette fusion a été réalisée le vendredi 08 avril 2016 à Monthey en présence de trois membres du comité directeur de la section Givaudan et du comité directeur au complet de la section Riviera-Chablais. Pour ce faire, Robert Moreau avait adapté les statuts de la section Riviera-Chablais pour créer les nouveaux statuts de la section Romande. Les huit membres présents ont parcouru le document présentant les nouveaux statuts de la section Romande et ont approuvé à l’unanimité le texte. Les nouveaux statuts ont alors été signés par le greffier et le président de la nouvelle section Romande. Robert Moreau avait également préparé un autre document qui atteste officiellement la création de la section Romande et par là même la dissolution des deux sections Riviera-Chablais et de Genève. Ce document a également été signé par tous les membres du nouveau comité directeur. Ainsi, le 8 avril 2016, sous le nom de SCV – Section Romande est constituée une Association, au sens des articles 60 et suivants du Code civil suisse, dont le siège se trouve à Monthey. Le nouveau comité directeur est alors composé de: Président Frédéric Falcotet 46

Vice-président Robert Moreau Caissier Jean-Paul Ebener Greffier Fabien Mottier Membre actif Etienne Giroud Membre actif Michel Dauget Membre actif Jérémie Zuber Le 5 novembre 2016, lors du Klausur à Inzlingen réunissant tous les présidents de sections autour de son comité directeur de la SCV faîtière, la décision a été prise de traduire la dénomination de «Schweizerischer Chemie- und Pharmaberufe Verband» en français. Afin de garantir une traduction qui colle le plus étroitement possible tout en conservant une uniformité avec l’acronyme de trois lettres «SCV», tous les membres du comité directeur de la section romande ont validé la proposition de «Association suisse des métiers de la chimie et de la pharma», avec pour acronyme de trois lettres «ASC». Entretemps, la Poste a contraint la section romande à fermer sa case postale en raison d’un trop peu de courrier reçu. Il est vrai que tous les échanges entre le comité directeur romand et les membres, y compris les inscriptions des futurs membres se faisaient exclusivement par E-mail. Aussi, la nouvelle adresse de la section

romande depuis le début 2017 est: ASC – Association suisse des métiers de la chimie et de la pharma, Section Romande, Av. du Crochetan 68, CH-1870 Monthey, E-Mail: romande@ cp-technologe.ch Notre sortie du 11 novembre 2016 nous a conduits à Sembrancher, au sein de l’entreprise Biar Sampling Systems. Cette sortie revêtait un caractère particulier cette année puisque qu’il s’agissait d’une première pour la section Romande nouvellement créée. Aussi, 7 membres de l’ex section de Genève ont fait le déplacement jusqu’en Valais afin de montrer et de confirmer leur appartenance à cette nouvelle section. Après la visite, nous avons regagné «Le Catogne», un gîte-restaurant situé à Orsières, pour partager une fondue bourguignonne. Au 31 décembre 2016, notre association professionnelle compte plus de 130 membres et on constate avec satisfaction que d’autres inscriptions viennent encore grossir ce nombre en cours d’année. L’année 2017 a été très calme pour notre Association. Pour des raisons organisationnelles, notre sortie annuelle n’a pas eu lieu. Elle devrait être planifiée au premier trimestre 2018. Un changement d’importance dans la formation des Technologues en production chimique et pharmaceutique CFC doit cependant être précisé: la création de l’EPIC (Ecole Professionnelle Intercantonale de la Chimie) avec la reprise par l’Etat du Valais des formations des métiers de la

chimie. Le centre de formation appartenant jusqu’alors à Cimo SA ainsi que tout le personnel enseignant, ont été entièrement repris par le Service de la formation professionnelle du Canton du Valais. Le Chef de Service, Monsieur Claude Pottier, a rencontré ses homologues des autres cantons romands pour faire de L’EPIC le centre de compétences en matière de formation pour les deux métiers de la chimie (Technologue PCP et Laborantin[e] en chimie). Cette reprise par l’Etat du Valais devrait apporter plus de clarté quant au rôle joué par notre Association Romande dans la promotion et la représentativité du métier ainsi que dans le soutien apporté aux entreprises formatrices romandes dans le recrutement des apprentis pour le métier de technologue en production chimique et pharmaceutique. L’année 2018 devrait enfin déboucher sur une réelle implication de notre Association Romande dans la promotion et le développement de notre métier. La reprise du centre de formation par l’Etat du Valais a permis de libérer un espace suffisamment grand pour la poursuite des activités d’Educarre en matière de formation continue d’adultes. Fin 2017, Educarre déménage ses locaux dans ceux alloués par l’Etat afin de garantir sur un site unique les formations apprentissages pour jeunes, les formations CFC selon l’Art. 32 et les formations d’adultes non certifiantes. Falcotet Frédéric, Président de la section romande 1–2/2018

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CO2-Inkubatoren mit Rotationsschüttler bewähren sich im Zellkulturlabor Binder kann auf die ersten Meldungen von Anwendern zurückgreifen, welche die Rotationsschüttler in CO2 -Inkubatoren im Labor einsetzen. Und diese sind durchweg positiv. Die Wissenschaftler, die mit Suspensionszellkulturen arbeiten, sind von dem neuen System angetan. Denn der im Innenkessel platzierte Schüttler, der die Zellen am Sedimentieren hindert, wird über einen ausserhalb des Inkubators befindlichen Controller mit Strom versorgt und gesteuert. Durch diese Technik kann die Temperatur im CO 2 -Inkubator konstant bei 37 Grad gehalten werden, ohne eine Überheizung zu riskieren. «Hier standen wir vor dem Problem, dass die Verlegung des Kabels durch eine klassische Lochdurchführung eine Kondensationsbildung im Innenraum begünstigt, was wiederum ein hohes Kontaminationsrisiko birgt», berichtet Biologe Dr. Jens Thielmann, Produktmanager bei Binder. Das Tuttlinger Unternehmen hatte sich daraufhin zwei alternative Wege überlegt, um den Schüttler mit Strom zu versor-

gen, ohne negative Auswirkungen zu haben. Als Universallösung werden Schüttler und Controller mit einem speziellen Flachkabel miteinander verbunden, das zwischen Dichtung und Tür geführt wird. Bei der zweiten Lösung, der Variante «Professional», besitzen Controller- und

Schüttlerkabel einen LEMO-Stecker, wobei diese dann über eine gasdichte Stromdurchführung elektrisch verbunden werden. Der Schüttler selbst, der aus korrosionsbeständigen Bauteilen gefertigt und von einem Edelstahlgehäuse umschlossen ist, hält selbst härtesten Bedingungen im CO2 -Inkubator

stand. Mit einer Wärmeabgabe von maximal vier Watt bleiben die Bedingungen im CO2 -Inkubator darüber hinaus auch im Schüttelbetrieb konstant. Der CO2 -Inkubator mit Rotationsschüttler hat sich mit diesen Vorteilen in der Praxis bewährt. Tests mit Blutzellen und anderen geeigneten Zelltypen konnten beispielsweise im Bereich der Wirkstoffforschung durch die neue Technik mit aller Genauigkeit durchgeführt werden. Doch nicht nur Pharmafirmen greifen auf das neue System zurück, auch Universitäten setzen den CO2 -Inkubator mit Rotationsschüttler immer öfter ein.

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PRODUKTE

Mit dem Fluchtfiltergerät für den Notfall gewappnet

Bild: Gericke Testcenter in der Schweiz

Komplettiertes Angebot für Vakuumförderung

Um seine Position als richtungweisender System- und Equipmentlieferant in der Schüttgutindustrie weiter zu stärken, ergänzt Gericke ihr Programm mit einem breiten Angebot von Ejektor-basierten Lösungen für die Vakuumförderung. Als Ergänzung zum seit Langem bewährten Programm von Lösungen für Dünn- und Dichtstromförderungen baut Gericke auch sein Angebot von Vakuumförderungen aus. Vakuumförderung kann eine vorteilhafte Lösung sein, wenn Schüttgüter bis zu einer Distanz von 30 Meter gefördert werden müssen, und lässt sich für viele sehr unterschiedliche Materialien einsetzen. Die Systeme erfüllen auch die höchsten Anforderungen, die in Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaanwendungen an Hygiene und Sicherheit gestellt werden und wurden spezifisch für diese Industrien entwickelt. Alle Systeme sind ATEX zugelassen für Staub, optional

zum Teil auch für Gas. Das Vakuum kann mittels Vakuum-Ejektoren oder mit einer mechanischen Pumpe erzeugt werden. Wie alle Gericke-Produkte werden auch diese Lösungen weltweit durch ein Netzwerk von eigenen Niederlassungen und lokalen Partnern unterstützt. Die Schweizer Gericke Gruppe entwickelt und produziert seit mehr als 120 Jahren Equipment, Systeme und Anlagen für Schüttgutprozesse. Lösungen von Gericke finden sich heute auf der ganzen Welt in verschiedensten Industrien wie Lebensmittel, Chemie, Pharma, Kunststoffe oder Baumaterialien.

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Bei der Flucht aus einem plötzlich auftretenden Gefahrenbereich zählt vor allem eines: Diesem schnell und sicher entfliehen zu können. Das Fluchtfiltergerät Poli-Blitz aus dem Hause Ekastu Safety ist in lebensentscheidenden Minuten wichtig. Mit diesem Gerät erhält man ein komplettes, sofort einsatzbereites und wartungsfreies Fluchtfiltergerät. Der mobil einsetzbare Lebensretter schützt den Anwender vor plötzlich auftretenden Gasen und Dämpfen, wie organischen Gasen und Dämpfen mit einem Siedepunkt > 65 °C, anorganischen Gasen und Dämpfen, sauren Gasen (z. B. Schwefeldioxid) sowie Ammoniak. Die Einsatzzeit beträgt mindestens 15 Minuten. Bestehend aus einer Halbmaske mit passendem Filter, wird das handliche Fluchtfiltergerät in einer versiegelten und strapazierfähigen Aufbewahrungsbox geliefert. Diese kann,

durch den integrierten Gürtelclip, stets direkt an der Person getragen werden. Gleichzeitig ermöglicht der Clip eine Wandmontage. Ein leicht verständliches Piktogramm, aufgedruckt auf der Verpackung, verbildlicht dem Anwender die kinderleichte Anwendung. Das Fluchtfiltergerät Poli-Blitz von Ekastu ist nach DIN 58647-7-ABEK 15 geprüft und zugelassen. Ebenfalls ist es mit einem Explosionsschutz ausgestattet, was in einigen Gefahrenbereichen zusätzlich ihrer Sicherheit dient.

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PRODUKTE

Neue Zahnradpumpenreihe «made in Switzerland»

Mit der bewährten Expertise und einem breit gefächerten Angebot an Pumpenmodellen und -teilen ist Maag der Vorreiter unter den Anbietern von Zahnradpumpentechnologie für die Industrie.

Die Pumpenbaureihe refinex/refitherm des Schweizer Zahnradpumpenherstellers Maag Pump Systems AG ist speziell für Chemie-, Industrie- und Raffinerieanlagen ausgelegt, wo hohe Prozess-

drücke, hohe Temperaturen und hochviskose Medien eine wichtige Rolle spielen. Die refinex/refitherm-Pumpen widerstehen einem Druck bis zu 350 bar und sind somit ein verlässlicher Partner. Für ein neues Polymerprodukt mit schwer spezifizierbaren, hoch viskosen Stoffen, wurde eine passende Pumpe gesucht. Das massgeschneiderte Design der Maag-Pumpe war die Lösung. Mit der passenden Materialwahl konnten zudem die Kosten für diese Sonderanfertigung beträchtlich gesenkt werden. Mit dem kombinierten Engineering-Know-how von Fitech AG, einem Schweizer Spezialisten im Maschinen- und Anlagenbau für Dicht- und Klebstoffe, konnte vollumfänglich auf den Kunden eingegangen werden. Die geographische Nähe half allen Parteien, komplexe Herausforderungen und Anforderungen zeitnah zu bespre-

chen und zu lösen, ohne dass Projektverzögerungen die Folge gewesen wären. Der Kunde erhielt ein kostenoptimiertes Ergebnis, Schweizer Präzision inbegriffen. Es ist nicht selbstverständlich, dass Produkte «Made in Switzerland» preiswerter als im Ausland sind. Die Pumpenbaureihe refinex/refitherm erlaubt es jedoch, die Investitionskosten des Kunden auf ein Minimum zu reduzieren. Maag hat dank langjähriger Erfahrung und zahlreicher Referenzen weltweit auch für Ihre Anwendung die beste Lösung.

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Mit Olifactory Detection Port Früherkennung von Parkinson Der menschliche Organismus emittiert als Begleiterscheinung mancher Erkrankung bestimmte Gerüche. Deren Geruchsschwelle liegt so niedrig, dass sie von uns Menschen meist nicht wahrgenommen werden. Aus dieser Perspektive betrachtet, erweist sich Joy Milne als Phänomen: Die 65-jährige ehemalige Krankenschwester ist in der Lage, Parkinson-Patienten am Geruch zu erkennen, lang bevor eine ärztliche Diagnose die Bestätigung bringt. So war es bei ihrem Mann, dem die Ärzte vor zehn Jahren attestierten, an der Schüttellähmung erkrankt zu sein. Und so war es jüngst, als Wissenschaftler Joy Milne die T-Shirts von zwölf ihr unbekannter Personen unter die Nase hielten: Bei sechs davon handelte es sich bekanntermassen um Parkinson-Patienten, die sechs anderen waren «Blindproben» und als gesund eingestuft worden. Gesund aus medizinischer Sicht, nicht aber aus der von Joy Milnes. Joy Milne gelang es nicht nur die Parkinsonpatienten anhand der getragenen T-Shirts zu identifizieren. In der Wäsche von einem der sechs vermeintlich gesunden Pro-

65 0

banden roch sie ebenfalls eine charakteristische Duftnote, die aus ihrer Sicht auf eine Parkinson-Erkrankung hindeutete. Drei Monate später wurde ihr Geruchseindruck durch die medizinische Diagnose bestätigt. Das Phänomen Joy Milne deutet daraufhin, dass es möglich ist, Parkinson in einem sehr viel früheren Stadium regelrecht zu Erschnüffeln – lang bevor die Erkrankung auf medizinische Weise diagnostiziert werden kann. Die Hoffnung ist, dass eine frühere Diagnose den Ärzten ermöglicht, den Krankheitsverlauf zu beeinflussen und somit die Lebensqualität der Erkrankten zu verbessern. Was aber sind die für die Erkrankung signifikanten olfaktorisch wirksamen Verbindungen, die nur Joy Milne wahrnimmt? Um das herauszufinden, haben sich Wissenschaftler an die Anatune Ltd., dem Gerstel-Partner in Cambridge, Grossbritannien, gewendet und um Unterstützung gebeten. Ziel ist es, mit Hilfe der GC-O-Analytik eben jene auf die Parkinsonerkrankung hindeutenden Verbindungen zu identifizieren, die Joy Milne mit der Nase wahrgenommen hat.

Bei diesem Vorhaben setzt das Forscherteam auf bewährte Technologie: Den Gerstel-Multipurpose Sampler (MPS) mit der Option «Dynamische Headspace» (DHS), um die in Textilproben von Parkinsonpatienten vorliegenden charakteristischen Parkinsonemittenten anzureichern und in einen analysierbare Form zu überführen; ein GC-Triple-Quadrupol-MS-System (Agilent Technologies), um die Verbindungen chemisch zu identifizieren, und nicht zuletzt den Gerstel-Olifactory Detection Port (ODP), mit Joy Milne als Operator davor, um die aufgezeichneten Signale im Chromatogramm als relevant für die Parkinsondiagnose entschlüsseln zu können. «Gelingt es den Forschenden, unter Einsatz von der geruchsbegabten Joy Milne und Gerstel-Technologie ein Diagnoseverfahren zur Früherkennung der Parkinsonerkrankung zu entwickeln, wäre ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Entwicklung eines Schnelltest getan», ist Eberhard G. Gerstel überzeugt. Auf jeden Fall freue man sich, sagt der geschäftsführende Gesellschafter der Gerstel GmbH & Co.KG aus

Mülheim an der Ruhr, «dass unsere Technologie für diese wichtige Studie zum Einsatz kommt. Eine Früherkennung von Parkinson könnte die Lebensqualität vieler Menschen langfristig verbessern.»

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