ChemieXtra 11/2018 by SIGWERB GmbH

11 / 2018

November 2018

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

FACHMESSE FÜR INDUSTRIELLE PUMPEN, ARMATUREN & PROZESSE 13. & 14. 02. 2019 I MESSE ZÜRICH I HALLE 4

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EDITORIAL

Peaks, die auf uns zukommen Die Life-Science-Branche der französischen Schweiz ist sehr lebendig, wie der rege Besuch an der zweiten Ilmac Lausanne im Oktober zeigte. Die Rückschau auf die Messe in dieser Ausgabe pickt gewisse Highlights heraus und vermittelt einen Eindruck des gelungenen Anlasses. Das weckt die Vorfreude auf die Ilmac Basel 2019. Der Fokus des Hefts greift ein aktuelles Thema auf – die Katalyse. Ihre Optimierung kann den Energie- und Ressourcenaufwand von chemischen Prozessen entscheidend verringern, da sie an über 80 Prozent aller Erzeugnisse der chemischen Industrie beteiligt ist. Die Arbeiten auf diesem Gebiet laufen auf Hochtouren. Um die optimierte Nutzung von Ressourcen kommt in Zukunft gemäss der aktuellsten Studie der OECD keine Branche mehr herum. Die Studie sagt voraus, dass sich der Rohstoffverbrauch in den kommenden 40 Jahren verdoppeln werde. Der wichtigste Grund dafür sei das Wachstum der Bevölkerung. Wer jetzt noch denkt, das machen wir mit Innovation locker wett, dem sei gesagt, dass die OECD in ihrer Betrachtungsweise die erwartete Effizienzsteigerung der Produktion bereits in ihre Berechnungen einbezogen hat. Ressourceneffizienz wird in der ganzen Industrie nicht mehr unter «nice-to-have» laufen, sondern zur grundlegenden Bedingung. Was wir in Zukunft an Konsumgütern produzieren und nutzen, muss wiederverwertbar sein. Jeder Herstellungsprozess muss optimiert werden. Prototypen werden ressourcenschonend am Computer modelliert, bevor erste Modelle erstellt werden. Die Rohstoffrückgewinnung und das Urban Mining sind die Konzepte der Stunde. So nimmt auch das Thema der Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm in der Schweiz und auf europäischer Ebene Fahrt auf. Dies ist wichtig, denn einige Schätzungen gehen davon aus, dass die Nachfrage nach Phosphor nur noch bis zirka 2030 durch die bisherigen Abbaustätten gewährleistet werden kann. Hier könnte sich ein «Peak-Phosphorus» abzeichnen, gerade weil die heutige Lebensmittelproduktion sehr stark auf die Verfügbarkeit des abgebauten Elements abstellt. Solche Abhängigkeiten müssen genau überprüft werden.

Etel Keller

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FOKUS

Chemiker stellen neuen Reaktionsweg vor

Forscher stellten einen neuen chemischen Reaktionsweg zur Spaltung von Disulfiden vor, der biokompatibel und schnell ist.

Single-Use-Schlauchpumpen

Dank der Single-Use-Schlauchpumpe von Watson-Marlow konnten die Prozesszeiten für Virusfiltration und der Ultra-/ Diafiltration wesentlich verringert werden.

CHEMIE

Forscher nutzen Stoffwechselprodukte der Blätter als Marker für Mykorrhizapilze. Damit können diese Pilze schneller für effizientere Sorten genutzt werden.

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

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ERNÄHRUNG Joghurt mit Löwenzahn? Gerührt und geschüttelt

BIOWISSENSCHAFTEN Blattmoleküle als Marker für Mykorrhizapilze

ISSN-Nummer 1664-6770

MEDIZIN Chlorbleiche ist die Hauptzutat im Giftcocktail

Biologisch aktive Moleküle herstellen

Es gelang Forschern, eine neue Syntheseroute für die Herstellung von Dicarbonylen, die bei der Herstellung von Naturprodukten und Medikamenten eine wesentliche Rolle spielen, zu entwickeln.

LABOR

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

Die physikalischen Eigenschaften von Inulin wurden von Forschenden untersucht. Dabei hielten sie fest, von welchen Faktoren die Zähflüssigkeit des Inulingels abhängt.

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

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Redaktionelle Mitarbeit Dr. Kurt Hermann

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VERANSTALTUNGEN TERMINE

Ilmac Lausanne 2018: Breites Technologiespektrum

Der Rückblick auf die gut besuchte Ilmac Lausanne 2018: Das Stelldichein der Life-Science-, Chemie-, Pharma- und Biotechnologiebranche verlief mit über 150 Ausstellern auch bei der zweiten Durchführung erfolgreich.

Fluorid im Grundwasser von Indien

In Indien übersteigt vielerorts der Fluoridgehalt im Grundwasser den für die Gesundheit unbedenklichen Grenzwert. Die Eawag hat mit Computermodellen ermessen, wie viele Menschen davon betroffen sind.

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FOKUS

Spaltung von Disulfiden

Chemiker stellen neuen Reaktionsweg vor

Wissenschaftler um Frank Glorius und Michael Teders von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und Dirk Guldi von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben einen neuen chemischen Reaktionsweg vorgestellt, der für die Forschung und für die Wirkstoffproduktion von Interesse sein könnte. Die neue Reaktion führt zu einer Spaltung von Bindungen zwischen zwei Schwefelatomen. Um sie zu ermöglichen, nutzen die Chemiker die Methode der lichtgesteuerten Katalyse (Fotokatalyse). Vorteile der neuen Reaktion: Sie läuft sehr schnell ab («Klick-Chemie») und ist besonders passgenau. Bei der symmetrischen Spaltung der Disulfide entstehen Produkte, die für verschiedene Anwendungen genutzt werden könnten. «Diese sogenannten Thiyl-Schwefel-Radikale könnten zum Beispiel zur Herstellung von Medikamenten, Pflanzenschutzmitteln oder Polymeren eingesetzt werden», sagt Frank Glorius vom Organisch-Chemischen Institut der WWU. Um die Reaktion zu ermöglichen, verwenden die münsterschen Wissenschaftler ein spezielles Fotokatalysatormolekül, das die Energie von sichtbarem Licht absorbiert, speichert und sie anschliessend auf ein unmittelbar an der Reaktion beteiligtes Molekül überträgt. Dieser Prozess, bei dem die Moleküle gegenseitig Elektronen übertragen, wird als Energietransfer bezeichnet. Im Gegensatz zum einseitigen Elektronentransfer vom Photokatalysator ist dieses Verfahren in der lichtgesteuerten Fotokatalyse wenig verbreitet. Die Arbeitsgruppe von Dirk Guldi (FAU) klärte den molekularen Mechanismus des Energietransfers mit der Methode der Ultrakurzzeitspektroskopie auf. Sehr kurze Laserblitze machen hierbei die molekularen Eigenschaften und Veränderungen während einer chemischen Reaktion sichtbar. 4

Bild: W WU/Michael Teders

Forschende der westfälischen Wilhelms-Universität Münster und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg stellten einen neuen chemischen Reaktionsweg zur Spaltung von Disulfiden mittels fotokatalytischen Verfahrens vor, das schnell und biokompatibel ist.

Die Forschungsgruppe von Frank Glorius nutzt Fotokatalysatoren und sichtbares Licht zur selektiven Spaltung von Schwefel-Schwefel-Bindungen. Die Farbe des Reaktionsgemischs nach der Reaktion kann einen ersten Hinweis auf die entstandenen Produkte geben (auf dem Foto eine Platte mit unterschiedlichen Reaktionsgemischen).

Interessante Eigenschaft: Biokompatibilität Eine für Biochemiker interessante Eigenschaft des neuen Reaktionsweges ist seine Biokompatibilität. Das heisst, er kann potenziell in lebenden Zellen ablaufen, ohne dort Schäden anzurichten. Umgekehrt gilt: Die Reaktion wird nicht durch Bestandteile der Zellen gestört. Dies macht den Reaktionsweg interessant für mögliche Anwendungen in der molekularen Markierungschemie. Dabei geht es darum, Biomoleküle in lebenden Zellen sichtbar zu machen, um biologische Prozesse beobachten zu können. Die Biokompatibilität der Energietransfermethode wurde an der WWU von den Forschungsgruppen um Frank Glorius und Biochemikerin Andrea Rentmeister, Professorin im Exzellenzcluster «Cells in Motion» (CiM), durch die Entwicklung und Anwendung eines neuartigen Screeningverfahrens evaluiert. Dabei gaben die Wissenschaftler

dem Reaktionsansatz einerseits zahlreiche in der Zelle vorkommende Biomoleküle einzeln zu, um deren jeweilige Auswirkungen zu studieren. Ausserdem prüften sie, welche Auswirkungen die Gesamtheit der in der Zelle vorkommenden Biomoleküle auf die Reaktion hat. Originalpublikation Teders M. et al., «The energy-transfer-enabled biocompatible disulfide-ene reaction», Nature Chemistry (2018); DOI: 10.1038/ s41557-018-0102-z Kontakt AG Prof. Dr. Frank Glorius Organisch-Chemisches Institut Universität Münster Corrensstrasse 40 D-48149 Münster +49 251 833 32 48 glorius@uni-muenster.de www.uni-muenster.de

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FOKUS

Paradigmenwechsel

Iminhydrierung mit Kalzium statt Platin Preiswerte und biokompatible Hauptgruppenmetalle könnten künftig teure und giftige Übergangsmetalle bei katalytischen Prozessen ersetzen: Chemiker der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben gezeigt, dass die Hydrierung von Iminen mit Kalzium statt mit Edelmetallen möglich ist. Die katalytische Umwandlung von Iminen zu Aminen ist ein wichtiger Prozess in der Feinchemikalienproduktion, besonders in der Pharmachemie.

Seit über zweihundert Jahren wird Platin für die Umsetzung reaktionsträger Stoffe genutzt. Es ist ein ausgezeichneter Katalysator, weil es die Moleküle von Wasserstoff, Sauerstoff und anderen Gasen in einzelne Atome aufspaltet. Platin wird heute beispielsweise als Oxidationskatalysator in Fahrzeugen, bei der Salpetersäureherstellung und in der Krebstherapie verwendet. Doch Platin hat auch gravierende Nachteile: Das Edelmetall ist – bezogen auf seine molekulare Masse – fast doppelt so teuer wie Gold, es gibt nur wenige Vorkommen auf der Erde, und Platinsalze können hochgiftig sein, weil sie sich in DNA-Stränge einlagern. Forschende auf der ganzen Welt suchen deshalb nach günstigen und sicheren Alternativen zu Katalysatoren aus sogenannten Übergangsmetallen, zu denen neben Platin zum Beispiel Palladium, Rhodium oder Iridium gehören.

seine molekulare Masse ist Kalzium 5000 Mal billiger als Platin und sogar 11 000 Mal billiger als Rhodium. Und im Gegensatz zu Übergangsmetallen ist Kalzium besonders biokompatibel: «Kalzium ist völlig ungefährlich», sagt Harder. «Man findet es in vielen Organismen, beim Menschen zum Beispiel in Knochen und Zähnen.» Ausserdem ist die von Harder beschriebene kalziumkatalysierte Iminhydrierung zu einhundert Prozent atomeffizient – es entstehen keine Nebenprodukte. Die Ergebnisse der Erlanger Wissenschaftler könnten einen Paradigmenwechsel in der metallorganischen Katalyse einleiten. Harder und seine Lehrstuhlmitarbeiter haben es sich zur Aufgabe gemacht, das volle Anwendungspotenzial von Erdalkalimetallen bei anspruchsvollen Katalyseprozessen zu erforschen und die etablierten Übergangsmetalle sukzessive zu ersetzen.

Vielversprechend: Katalyse mit Kalzium

Originalpublikation Heiko Bauer et al., «Imine hydrogenation with simple alkaline earth metal catalysts», Nature Catalysis (2018); DOI: 10.1038/ s41929-017-0006-0

Diesem Ziel sind Chemiker der FAU jetzt ein grosses Stück nähergekommen: Sie haben im Experiment gezeigt, dass die Hydrierung von Iminen mit Wasserstoff auch mit Kalzium statt mit Edelmetallen möglich ist – und das bei vergleichsweise geringem technischem Aufwand und erstaunlich niedrigen Drücken bis zu einem Bar. Imine sind organische Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindungen, die durch katalytische Anlagerung von Wasserstoffatomen zu Aminen umgewandelt werden – ein Prozess, der vor allem für die Pharmachemie relevant ist. «Wir waren selbst überrascht, wie gut die Iminhydrierung mit Kalzium funktioniert», sagt Sjoerd Harder, Inhaber des Lehrstuhls für Anorga11/2018

Mit dem neuen Kalziumkatalysator (oben) lassen sich Imine effizient in Amine umwandeln (unten).

nische und Metallorganische Chemie. «Offenbar ist Kalzium ein besserer Katalysator, als wir bislang angenommen hatten.»

Preiswert, biokompatibel und atomeffizient Kalzium gehört – ebenso wie zum Beispiel Magnesium – zu den sogenannten Erdalkalimetallen. Diese frühen Hauptgruppenmetalle sind überall auf der Welt verfügbar, leicht zu gewinnen und dadurch sehr preiswert und vor allem preisstabil. Bezogen auf

Kontakt Prof. Dr. Sjoerd Harder Lehrstuhl für Anorganische und Metallorganische Chemie Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Schlossplatz 4 D-91054 Erlangen +49 9131 85 27350 sjoerd.harder@fau.de www.fau.de

FOKUS

Effizientere Katalysatoren

Neuartige chemische Verbindungen Verbindungen, die Katalysatoren effizienter machen, hat ein Team vom Lehrstuhl für Anorganische Chemie II der Ruhr-Universität Bochum entwickelt. Die neue Klasse an sogenannten Phosphanliganden sorgt mit ihren elektronischen und räumlichen Eigenschaften dafür, dass Katalysatoren aktiver und stabiler sind. Forschende um Viktoria Däschlein-Gessner beschreiben, wie die neuen Liganden auf Goldkatalysatoren wirken. Die Gruppe geht davon aus, dass sich die Ergebnisse auf andere Katalysatoren übertragen lassen und dass die bereits zum Patent angemeldeten Systeme für eine breitere industrielle Anwendung infrage kommen.

Die Eigenschaften eines Katalysators werden nicht nur vom katalytisch aktiven Zentrum bestimmt, sondern auch von daran gebundenen Atomen oder Molekülen, die als Liganden bezeichnet werden. Forscher suchen gezielt nach solchen Liganden, um Katalysatoren zu optimieren und auf bestimmte Anwendungen masszuschneidern. Bei den in Bochum entwickelten Systemen handelt es sich um Phosphanliganden, also Verbindungen aus Phosphor und Kohlenstoffgruppen. «Phosphane sind allgegenwärtig in Katalysatoren für die Synthese komplexer Moleküle, beispielsweise Pharmazeutika, Naturstoffe oder Pflanzenschutzmittel», sagt Viktoria Däschlein-Gessner, Mitglied im Exzellenzcluster Ruhr Explores Solvation. «Das Design der Liganden entscheidet darüber, ob ein chemischer Komplex eine Reaktion katalysieren kann und wenn ja unter welchen Bedingungen.»

Liganden entscheiden über Eigenschaften Die neuartigen Ligandensysteme sind aus sergewöhnlich elektronenreiche Phosphane, die als Elektronenquelle für Katalysatoren dienen und sie so stabilisieren können. Sie können auf mehreren Wegen aus käuflich erwerbbaren Vorstufen synthetisiert werden. «Daher ist es leicht, die Liganden in verschiedenen Varianten herzustellen Wissenschaftskommunikation, Ruhr-Universität Bochum

Bild: RUB / Marquard

Julia Weiler 1

Katalysatoren sollten möglichst stabil, effizient und für bestimmte Anwendungen anpassbar sein. All das ermöglicht diese Entwicklung des Bochumer Forschungsteams mit Thorsten Scherpf, Viktoria Däschlein-Gessner, Lennart Scharf und Christopher Schwarz (von links).

Phosphane Phosphane und Phosphine bezeichnen dieselbe Verbindungsklasse, deren Verbindungen aus einem dreiwertigen Phosphoratom oder entsprechenden Phosphorketten bestehen, an die Wasserstoff oder organische Substituenten gebunden sind. Phosphin ist die ursprüngliche Bezeichnung, die jedoch nicht IUPAC-konform ist (Phosphin erinnert an die leichtere stickstoffanaloge Verbindungsklasse der Amine). Phosphane zeigen eine Vielfalt an Strukturen. Lineare Phosphane sind bis zu einer Kettenlängen von sechs Phosphoratomen bekannt. Sie sind ähnlich wie die Alkane aufgebaut, jedoch weist das Phosphoratom als vierten Substituenten jeweils ein Elektronenpaar auf. Daher haben sie die allgemeine Summenformel PnHn+2. Daneben gibt es auch noch Verbindungen mit den Summenformel PnHn und PnHn−2. Wie bei den Kohlenwasserstoffen treten auch ringförmige Phosphane auf. Besonders ausgeprägt sind jedoch käfigartige Strukturen, die relativ häufig auch ansonsten ungewöhnliche, weil instabile Dreierringe enthalten. Allen Phosphanen – ausser dem Monophosphan – ist gemein, dass sie aus einem Gerüst aus Phosphoratomen bestehen, die über Einfachbindungen verknüpft sind. Quelle: Wikipedia

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FOKUS

Die Bochumer Chemiker zeigten, dass in Gold-katalysierten Reaktionen mit den Liganden hohe Umsätze bei niedrigen Temperaturen möglich waren und zwar ohne, dass es notwendig war, die Reaktion langwierig zu optimieren.

Tetraphosphan(6), ein kettenförmiges Phosphan.

Monophosphan, das einfachste Phosphan.

und ihre Eigenschaften auf eine bestimmte Anwendung masszuschneidern», erklärt Däschlein-Gessner.

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Geringe Katalysatormengen bei niedrigen Temperaturen Die Reaktionen liefen auch dann effizient ab, wenn das Team nur geringe Katalysatormengen verwendete, was gerade bei teuren Edelmetallkatalysatoren wie Gold ein wirtschaftlicher Faktor ist. «Niedrige Reaktionstemperaturen sind ebenfalls aus industrieller Sicht interessant, weil man dadurch Energiekosten einsparen und Prozesse vereinfachen kann», unterstreicht Däschlein-Gessner einen weiteren Vorteil der Systeme. Entscheidend für die Funktion der neuen Liganden ist ihr besonderer chemischer Aufbau mit sogenannten Ylid-Gruppen,

welche die Forschenden in das Phosphan einbauten. Der Ligand kann nicht nur bei der Goldkatalyse eingesetzt werden, sondern auch für andere Formen der Katalyse. Originalpublikation Thorsten Scherpf et al., «Ylide-functionalized Phosphines: strong donor ligands for homogenous catalysis», Angewandte Chemie Intern. Ed. (2018); DOI: 10.1002/ anie.201805372

Kontakt Prof. Dr. Viktoria Däschlein-Gessner Lehrstuhl für Anorganische Chemie II Fakultät für Chemie und Biochemie Ruhr-Universität Bochum Universitätsstrasse 150 D-44801 Bochum +49 234 32 24174 viktoria.daeschlein-gessner@rub.de www.rub.de

FOKUS

Fotoschaltbares Katalysatorsystem

Lichtfarbe reguliert Materialbeschaffenheit

Die Eigenschaften eines Kunststoffs sind stark von Faktoren wie der Art der verknüpften Monomerbausteine sowie der Länge und Zusammensetzung der gebildeten Polymerketten abhängig. Für gewöhnlich sind diese Faktoren durch die Wahl der jeweiligen Polymerisationsbedingungen vorbestimmt. Um darüber hinaus jedoch die Bildung der Polymere fernzusteuern und somit Kunststoffe mit neuartigen und bislang nicht zugänglichen Charakteristika herzustellen, stellt die Regulation durch externe Einflüsse wie Licht ein attraktives Ziel dar. Ähnlich wie bei zahnärztlichen Füllungen dient Licht in diesem Fall dazu, den Ort und die Dauer der chemischen Reaktionen während der Polymerbildung präzise zu kontrollieren. Eine neue Methode zur lichtregulierten Herstellung von bioabbaubaren Kunststoffen haben nun Wissenschaftler der Humboldt-Universität zu Berlin, der Bundesanstalt für Materialforschung Berlin sowie der

Bild: Fabian Eisenreich

Ein Berliner Forscherteam hat ein neues Katalysatorsystem entwickelt, das die Regulierung mehrerer Polymerisationsprozesse zur Herstellung von bioabbaubaren Kunststoffen durch Bestrahlung mit Licht verschiedener Farben ermöglicht.

Mit Hilfe eines fotoschaltbaren Katalysatorsystems lassen sich sowohl Kettenlänge (links) als auch Zusammensetzung (rechts) der gebildeten Polymere durch Licht unterschiedlicher Wellenlänge kontrollieren.

Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf entwickelt. Im Zentrum der Arbeit steht ein eigens entworfener Katalysator, der in der Lage ist, seine Aktivität durch Bestrahlung mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge reversibel zu ändern. Damit konnten die Forscher die Herstellung von Polylactid – einem Kunststoff basierend auf Milchsäure – durch gezielte Lichtpulse wiederholt

aus- und anschalten, wodurch die Kettenlänge der Polymerstränge eingestellt werden kann. Zudem gelang es zum ersten Mal, den Einbau zweier verschiedener Monomere in ein und dasselbe Polymerrückgrat mit Licht zu regulieren. «Mit unserem ferngesteuerten Katalysator sind wir nun erstmals in der Lage, die Bildung von Polymersträngen durch eine be-

Chemische Reaktionen + Fluiddynamik = optimierte Geräte In einem Rohrreaktor finden sowohl chemische Reaktionen als auch Fluiddynamik statt. Mithilfe von Simulation können Sie Produktionsprozesse unter Berücksichtigung von Fluidströmung und chemischen Reaktionen untersuchen –dies führt zu einem verbesserten Gerätedesign und einem leistungsfähigerem Endprodukt. Die Software COMSOL Multiphysics® wird zur Simulation von Designs, Geräten und Prozessen in allen Ingenieurdisziplinen, der Fertigung und der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt. Erfahren Sie, wie Sie mit COMSOL effizient chemische Reaktionen modellieren können.

Visualisierung von Stromlinien und Temperaturverteilung in einem Multijet-Rohrreaktor.

comsol.blog/turbular-reactors 11/2018

FOKUS Made in Switzerland

Bild: Michael Kathan

Heiz- und Kühlgerät

Mit Hilfe eines lichtgesteuerten Moleküls und der geeigneten Lichtsequenz lässt sich die Verknüpfung mit einem molekularen Baustein entweder herstellen (UV und rotes Licht; 1. nach 4.) oder brechen (UV und blaues Licht; 4. nach 1.).

stimmte Abfolge von Lichtpulsen gewissermassen zu programmieren», erläutern die HU-Chemiker Fabian Eisenreich und Michael Kathan. Ihre wegweisende Entwicklung ist ein wichtiger Schritt in Richtung intelligenter Herstellungsprozesse von (bioabbaubaren) Kunststoffen, um die wachsenden Anforderungen zukünftiger Anwendungen, wie lichtgesteuertem 3D-Drucken, erfüllen zu können.

Lichtgesteuerte Moleküle Robuste Kunststoffe bestehen aus molekularen Bausteinen, die durch widerstandsfähige chemische Verbindungen zusammengehalten werden. Da diese sich kaum wieder voneinander lösen lassen, ist das Recycling solcher Stoffe quasi unmöglich. Das Forscherteam entwickelte ein Molekül, das mit Hilfe von verschiedenfarbigem Licht gezielt chemische Reaktionen antreiben oder umkehren kann. Das Molekül ist dadurch in der Lage, bestimmte Verknüpfungen auf molekularer Ebene je nach Bedarf entweder herzustellen oder aufzubrechen, selbst wenn diese besonders stark sind. Die Entdeckung öffnet neue Wege im Recycling und in der Entwicklung nachhaltiger Materialien. Die lichtgetriebene Wiedergewinnung von individuellen Molekülbausteinen hat grosses Potential die Wiederverwertung bisher nicht recycelbarer Kunststoffe zu ermöglichen, ohne dabei einen Kompromiss in 11/2018

Farbe, Form oder Qualität eingehen zu müssen. «Die Funktionsweise unseres Systems ist dem von Selbstbau-Möbeln sehr ähnlich», erläutern Kathan und Eisenreich. «Wir können jetzt bestimmte Strukturen auf molekularer Ebene ohne Verschleiss immer wieder auf- beziehungsweise abbauen. Als Werkzeug benutzen wir jedoch nicht Hammer und Schraubenzieher, sondern rote und blaue Leuchtdioden mit denen wir unsere Moleküle steuern können.» Originalpublikationen Fabian Eisenreich et al., «A photoswitchable catalyst system for remote-controlled (co) polymerization in situ», Nature Catalysis (2018); DOI: 10.1038/s41929-018-0091-8 Michael Kathan et al., «Light-driven molecular trap enables bidirectional manipulation of dynamic covalent systems», Nature Chemistry (2018); DOI: 10.1038/s41557018-0106-8 Kontakt Prof. Stefan Hecht, Ph. D. Institut für Chemie / IRIS Adlershof Humboldt-Universität Unter den Linden 6 D-10099 Berlin +49 30 2093 7365 sh@chemie.hu-berlin.de www.chemie.hu-berlin.de

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FOKUS

Mister Raney bekommt Konkurrenz

Klassiker der Chemie wird überflügelt Chemiker am Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT Rostock) entwickelten einen Katalysator auf der Basis von nickelhaltigen Nanostrukturen, mit dem sich Verfahren in der Grundstoff- und Synthesechemie stark vereinfachen lassen. Der neue Katalysator vermag Doppelbindungen zwischen Kohlenstoffatomen, zum Beispiel in ungesättigten Fettsäuren, effektiv in Einfachbindungen umzuwandeln und gleichzeitig Molekülgruppen mit sensiblen Funktionen zu schonen. Damit ist er dem «Evergreen»-Standard in diesem Bereich hoch überlegen, einem Katalysator namens Raney-Nickel, der seit knapp hundert Jahren verwendet wird.

Doch dieses Arbeitspferd der Katalyse hat einen entscheidenden Nachteil. «RaneyNickel beginnt bei Kontakt mit Sauerstoff sofort zu brennen», erläutert Pavel Ryabchuk. Der Katalysator muss also konsequent vor Luft geschützt werden und ist deshalb umständlich zu handhaben. Und es gibt noch einen zweiten Nachteil. Raney-Nickel attackiert auch funktionelle Gruppen. Das mögen Chemiker nicht. Ryabchuk: «So gehen gerade in komplexen Molekülen, wie sie zum Beispiel für Medikamente benötigt werden, wichtige Eigenschaften verloren.»

Expertise für Nanopartikel Für die Wissenschaftler um Matthias Beller, Direktor des LIKAT, war das Grund genug nach Alternativen zu fahnden. Als Ryabchuk, der an der Lomonossow-Universität studiert und an der University of Kansas promoviert hatte, als Postdoktorand in den Bereich von Matthias Beller kam, profitierte er unter anderem von den Arbeiten der Forschergruppe um Kathrin 10

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

time, h Konzentration/Zeit-Diagramm für die Hydrierung von Benzonitril, das den zeitlichen Verlauf für die Bildung des Produkts (blau) beziehungsweise des Zwischenprodukts (rot) sowie die Abnahme des Ausgangsstoffes (grün) zeigt.

Junge. Zur Expertise dieser Gruppe zählt die Entwicklung von Nanokatalysatoren. Das heisst, die Gruppe beherrscht in ihren Laboren Strukturen von Millionstel Millimetern, was von der Grössenordnung im Bereich einzelner Moleküle liegt. Das Team von Junge hat Nanokatalysatoren bisher auf Basis von Kobalt und Eisen entwickelt. Nun lag es als Ersatz für Raney-Nickel nahe zu schauen, inwieweit Nickel für Nanostrukturen taugt. Die Experimente verliefen positiv. Und als Trägermaterial für das Nickel erwies sich Si-

liziumoxid, das heisst Quarzsand, als besonders geeignet.

Prozedur bei Tausend Grad Celsius So entstehen die Nanopartikel: Die Wissenschaftler mischen einen Molekülkomplex, der Nickel enthält, zusammen mit Quarzsand in technischem Alkohol. Anschliessend wird das Ganze auf Temperaturen bis tausend Grad Celsius erhitzt. Bei dieser Prozedur entsteht elementares Sili11/2018

Bild: Pavel Ryabchuk

Nachteil: Leicht entflammbar

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yield, %

Raney-Nickel, ein dunkles Pulver, war 1925 von dem US-amerikanischen Ingenieur Murray Raney (1885–1966) für das Härten von Pflanzenölen entwickelt worden. Nickel fungiert in diesem Katalysator als aktives Metall, das den Ausgangsstoff zur chemischen Reaktion mit Wasserstoff anregt. Noch heute wird der Allrounder Raney-Nickel in modernen Synthesen komplexer organischer Moleküle, wie Naturstoffen, als Standardkatalysator genutzt.

FOKUS

zium, das mit Nickel reagiert und zusammen mit ihm Nanopartikel bildet. Die Substanz nennt sich Nickel-Silizid und ist wie Raney-Nickel ein dunkles Pulver. Doch anders als dieser Katalyseveteran arbeitet Nickelsilizid äusserst selektiv. Der neue Nickelkatalysator sorgt dafür, dass die C= C-Doppelbindungen wie geplant hydriert werden, wobei die funktionell wichtige Molekülgruppen verschont bleiben. Ausserdem entflammt er unter Laborbedingungen nicht, ist also viel einfacher zu handhaben als sein traditioneller Vorgänger.

Ausbeute steigt Die Grösse der Nanopartikel schwankt zwischen 20 und 70 Nanometer, abhängig von der Temperatur am Ende des Herstellungsprozesses. Ryabchuk testete die Akti-

vität des neuen Katalysators an hunderten Substanzen: «Er war immer aktiv.» Und im Vergleich mit Raney-Nickel lag die Ausbeute stets höher. Als Grundlagenforscher wüssten Matthias Beller, Kathrin Junge und Pavel Ryabchuk natürlich gern, was den Ausschlag für die exzellente Aktivität ihres neuen Katalysators gibt: «Warum ist der so gut?» Liegt es an der Grösse der Nanopartikel? Spielt womöglich nicht nur Nickel, sondern auch das Silizium eine Rolle? Junge ist sich sicher: «Weltweit werden Teams unsere Ergebnisse in ihren Labors nachvollziehen, neue Erkenntnisse gewinnen und zusammen werden wir einer Antwort näherkommen.» Und für ihren jungen russischen Kollegen, sagt sie, sei diese Publikation die beste Empfehlung für die weitere Karriere.

Originalpublikation Pavel Ryabchuk et al., «Intermetallic nickel silicide nanocatalyst—A non-noble metal-based general hydrogenation catalyst», Science Advances (2018); DOI: 10.1126/ sciadv.aat0761

Kontakt Dr. Barbara Heller Leibniz-Institut für Katalyse e. V. (LIKAT Rostock) Albert-Einstein-Str. 29 A D-18059 Rostock +49 381 1281 146 barbara.heller@catalysis.de www.catalysis.de

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CHEMIE

Wenn Schwefel spurlos verschwindet

Biologisch aktive Moleküle herstellen In vielen Naturprodukten und Medikamenten spielen Dicarbonyle eine wesentliche Rolle – die Herstellung einiger solcher Verbindungen ist aber eine Herausforderung. In ihrer aktuellen Studie ist es Nuno Maulide und seinen Mitarbeitenden von der Fakultät für Chemie der Universität Wien gelungen, eine neue Syntheseroute für diese Moleküle zu entwickeln. Sie nutzen dazu oxidierte Schwefelverbindungen, ohne dass Schwefel selbst im Produkt auftaucht.

«Diese Reaktion ist faszinierend: Es ist nicht auf den ersten Blick ersichtlich, wie aus den Ausgangsstoffen das Produkt entsteht.» In der Tat verlässt der Schwefel während der Reaktion das reaktive Zwischenprodukt, Chemiker sprechen in diesem Fall von einer «traceless reaction», einer «spurlosen» Reaktion. Die Forschenden konnten ausserdem zeigen, dass jedes der vier möglichen Isomere selektiv durch die Wahl des richtigen Sulfoxids erhalten werden kann. «Unsere Sulfoxide haben zwei Wahlmöglichkeiten: den Schwefel und die beiden benachbarten Kohlenstoffe. Daraus ergeben sich vier mögliche Kombinationen», erklärt Dainis Kaldre und fügt an: «Das Besondere ist, dass jede dieser vier Möglichkeiten zu einer anderen Konfiguration im Reaktionprodukt führt.» Die Möglichkeit, alle Isomere mit derselben Methode herzustellen, macht diese Reaktion extrem nützlich und vielseitig.

Neue Wirkstoffmoleküle freigeschalten «Die Vielfalt unserer Methode kann für eine enorme Anzahl an neuen möglichen Wirkstoffbausteinen genutzt werden, die vorher nicht zugänglich waren», erklärt Maulide. Für die aktuelle Publikation stellte die Arbeitsgruppe um Maulide auf einfachem Wege Matrix-Metalloproteinase-Inhibitoren her. «Zuvor gab es keine gute Möglichkeit diese Verbindungen herzustellen. Es war vor allem schwierig, eine bestimmte Konfiguration selektiv zu erhalten. Mit unserer Methode lassen sich alle vier möglichen Produkte nach Belieben herstellen», freut sich Maulide.

Bild: Nuno Maulide Group

Wir benötigen ständig neue Moleküle: Innovative Medikamente müssen entworfen und getestet, funktionelle Materialen hergestellt werden – eine Aufgabe für organische Chemiker. Diese analysieren zunächst die funktionellen Gruppen im Zielmolekül und wählen danach ihre Strategie, um eine neue Substanz zu synthetisieren. Für manche Moleküle ist es nicht so einfach, eine passende Strategie zu finden, wenn die Abstände der Funktionalitäten nicht der «natürlichen» Polarität der möglichen Ausgangsstoffe entsprechen. Das klassische Beispiel hierfür sind Verbindungen mit zwei Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindungen, «Carbonyl»-Gruppen, die durch vier Kohlenstoffe voneinander getrennt sind. «Diese 1,4-Dicarbonylverbindungen sind wesentlich schwerer herzustellen als die entsprechenden 1,3- oder 1,5-Analoga, denn in diesen Fällen ist eine ‹Umpolung› eines der Reaktionspartner notwendig», erklärt Nuno Maulide, Professor für Organische Synthese an der Fakultät für Chemie der Universität. Dies ist ein grosses Manko, besonders da 1,4-Dicarbonyle in vielen Naturprodukten, Medikamenten und einer Reihe an medizinisch verwendeten Enzyminhibitoren vorkommen. Sulfoxide, als Reagenzien im Einsatz Maulide und seine Mitarbeitenden vom Institut für Organische Chemie der Universität Wien haben nun eine neue Syntheseroute für diese Moleküle entwickelt, bei der oxidierte Schwefelverbindungen, sogenannte Sulfoxide, als Reagenzien zum Einsatz kommen. «Wir machen uns mehrere Eigenschaften des Schwefels zunutze, ohne dass Schwefel selbst in unserem Produkt auftaucht», erklärt Immo Klose.

Selektive Synthese von 1,4-Dicarbonylverbindungen mit Sulfoxiden sowie bedeutende Wirkstoffvertreter, welche die 1,4-Dicarbonyl einheit enthalten.

Die reaktive Spezies, mit der die Sulfoxide zu den Produkten überführt werden, gehört zu den exotischen Zwischenstufen der «Vinylkationen». Maulide erforscht diese im Rahmen des prestigeträchtigen ERC Consolidator Grants, der mit rund zwei Millionen Euro Forschungsgeld dotiert ist. «Es ist bemerkenswert, wie einfach Grundlagenforschung an exotischen Molekülen zu Durchbrüchen für unsere Gesellschaft führen kann», ergänzt Maulide abschliessend. Originalpublikation Dainis Kaldre, Immo Klose und Nuno Maulide, «Stereodivergent synthesis of 1,4-dicarbonyls by traceless charge-accelerated sulfonium-rearrangement», Science (2018); DOI: 10.1126/science.aat5883 Kontakt Prof. Dr. Nuno Maulide Institut für Organische Chemie Universität Wien Währinger Strasse 38 A-1090 Wien +43 1 4277 521 55 nuno.maulide@univie.ac.at univie.ac.at

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BIOWISSENSCHAFTEN

Erfolgreiche Symbiose mit Wurzelpilzen

Blattmoleküle als Marker für Mykorrhizapilze

Die Beziehung von Pflanzen mit sogenannten arbuskulären Mykorrhizapilzen wird als einer der wichtigsten Faktoren für die Entstehung von Landpflanzen angesehen. Über 70 Prozent der höheren Pflanzen gehen eine Symbiose mit diesen Pilzen ein, die vermutlich mehr als 400 Millionen Jahre alt sind. Durch die Symbiose kann die Pflanze Nährstoffe wie Phosphat besser aufnehmen; ausserdem ist sie damit toleranter gegen biotische und abiotische Stressfaktoren, wie zum Beispiel Schädlingsbefall, Krankheitserreger und Trockenheit. Für Pflanzenzüchter ist die Mykorrhiza daher von grosser Bedeutung, schliesslich sind die weltweiten Phosphatreserven begrenzt. Bislang war ein Nachweis dieser Beziehung aber nur durch das Ausgraben der Pflanzenwurzeln möglich. Dies ist nicht nur zeitaufwändig, sondern zerstört auch die Pflanze. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie haben nun zusammen mit ihren Partnern Substanzen gefunden, die sich in Blättern anreichern, wenn die Wurzeln erfolgreich mit arbuskulären Mykorrhizapilzen besiedelt werden. Bereits seit längerem ist bekannt, dass diese Substanzen, sogenannte Blumenol-C-Derivate, in Wurzeln ausschliesslich nach Besiedlung mit den Symbiosepilzen gebildet werden. Bislang sind jedoch alle Versuche fehlgeschlagen, einen zuverlässigen und spezifischen Blattmarker zu finden. Die Forscher haben für ihre Untersuchungen die Inhaltsstoffe aus den Blättern mit einem hoch empfindlichen Verfahren analysiert und mit denen aus Pflanzen vergli11/2018

Bild: Ming Wang, MPI chem. Ökol.

Die meisten höheren Pflanzen leben in der Natur in einer Lebensgemeinschaft mit Wurzelpilzen, die als Mykorrhiza bezeichnet werden. Mykorrhizapilze helfen Pflanzen bei der Nährstoffaufnahme und ermöglichen ihnen, auch unter schwierigen Bedingungen zu gedeihen. Forscher am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben nun herausgefunden, dass manche Stoffwechselprodukte in den Blättern als Marker für Mykorrhiza genutzt werden können. Somit können Wissenschaftler Pflanzen in grosser Zahl auf Mykorrhizapilze testen, ohne sie dabei zerstören zu müssen. Dies könnte die Züchtung effizienterer und stressresistenterer Sorten für eine nachhaltigere Landwirtschaft erheblich erleichtern.

Pflanzen wie die wilde Tabakart Nicotiana attenuata bilden Blumenol-C-Derivate (blau) in ihren Wurzeln, wenn sie eine funktionelle Lebensgemeinschaft mit arbuskulären Mykorrhizapilzen (pink) eingegangen sind. Die Substanzen werden in die Blätter transportiert und können als Blattmarker für erfolgreiche Symbiosen mit Wurzelpilzen genutzt werden.

chen, die keine Symbiose mit Mykorrhizapilzen bilden können. «Durch gezielte, hochempfindliche Massenspektrometrie haben wir Mykorrhiza-spezifische Veränderungen auch in oberirdischen Teilen von Pflanzen entdeckt», beschreibt Ming Wang

vom Jenaer Max-Planck-Institut die unerwarteten Ergebnisse. Weitere Versuche zeigten, dass die beobachteten Veränderungen mit der Besiedlung der Wurzeln mit Mykorrhiza zusammenhängen. «Die Blumenole werden höchstwahrscheinlich 13

BIOWISSENSCHAFTEN

lokal in der Wurzel produziert und anschliessend zu anderen Pflanzenteilen transportiert», erläutert Martin Schäfer die Resultate. Die meisten Wechselwirkungen in der Ökologie sind stark artspezifisch, doch die Forscher konnten die Anreicherung von Blumenolen im Blattgewebe in verschiedenen Pflanzenarten, einschliesslich wichtiger Getreidesorten und Gemüsearten nachweisen. Die Allgegenwärtigkeit der Marker im Spross über entfernte Pflanzenfamilien hinweg ist wahrscheinlich auf die lange gemeinsame Geschichte von Pilz und Pflanze zurückzuführen und legt nahe, dass diese Marker eine wichtige Rolle für Pflanzen mit arbuskulären Mykorrhizapilzen spielen. Unabhängig von der Funktion dieser Substanzen, bietet der Ansatz ein robustes und einfach zu handhabendes Werkzeug, das zukünftig die Mykorrhizaforschung und Pflanzenzüchtung grundlegend verändern kann. Ian Baldwin, Leiter der Abteilung Molekulare Ökologie, fasst die neuen Möglichkeiten zusammen: «Unser leicht zugänglicher und schnell zu analysierender Marker für die Kolonisierung mit arbuskulären Mykorrhizapilzen kann für die Erforschung dieser Symbiose sehr nützlich sein. Nicht nur Züchtungsprogramme, die auf Hochdurchsatz-Screenings angewiesen sind, könnten stark profitieren, auch grundlegende Erkenntnisse zur Informations-

Ein Guter Tipp

Laborchemikalien Bioanalytik Chromatographie Filtration Industriestrasse 7 CH-5522 Tägerig Tel. 056 481 70 60 Fax 056 481 70 68 www.egtchemie.ch

Arbuskuläre Mykorrhizapilze Die Arbuskulären Mykorrhizapilze (Glomeromycetes) oder kurz AM-Pilze (englisch arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) sind die verbreitetsten und ältesten Mykorrhizapilze. Verbreitet sind noch die Bezeichnungen VAM- oder VA-Pilze. Mehr als 80 Prozent aller Landpflanzen gehen eine symbiotische Beziehung mit diesen Pilzen ein. So bilden zum Beispiel die Süssgräser (Poaceae) wie die meisten krautigen Pflanzen Symbiosen mit AM-Pilzen. Auch die meisten verholzten Pflanzen (weltweit gesehen) leben mit AM-Pilzen in Symbiose. Ehemals stellte man die AM-Pilze zu den Jochpilzen (Zygomycota). Genetische Studien zeigten, dass sie eine völlig eigene Abteilung Glomeromycota bilden und nicht einfach nur «imperfekte» Jochpilze sind. Bekannte Gattungen der Glomeromycota sind beispielsweise Glomus und Gigaspora. Die grössten Sporen der Glomeromycota werden fast 1 mm gross, die kleinsten nur etwa 40 µm. Manche Arten bilden bisweilen Fruchtkörper, die bis 3 cm Durchmesser haben können (hypogäische Fruchtkörper) und Sporencluster oder Sporokarpe darstellen. Die Glomeromycota leben im Erdreich. Es sind über 200 Arten bekannt. Ihre Hyphen sind vielkernig und nicht durch Septen untergliedert. Da die Hyphen in die Rindenzellen der Pflanzenwurzeln eindringen, spricht man von einer Endomykorrhiza. Die von den Pilzen gebildeten bäumchenartigen Hyphenstrukturen innerhalb der Wurzelrindenzellen sind charakteristisch für die Glomeromycota und heissen Arbuskel, nach dem lateinischen Wort arbusculum für Bäumchen. Die Fortpflanzung erfolgt über grosse Sporen mit dicken Wänden, die ein Dauerstadium darstellen. Nach der Keimung dringen die Hyphen gleich in die Wurzeln des Symbiosepartners ein. Sexuelle Fortpflanzung ist bei diesen Pilzen nicht bekannt. Quelle: Wikipedia

übertragung von Pflanze zu Pflanze über Wurzelpilznetzwerke werden ermöglicht.»

In Krisengebieten begrenztes Phosphatvorkommen Phosphat ist ein Hauptbestandteil der Düngemittel und damit für die Landwirtschaft und die Nahrungsmittelproduktion unverzichtbar. Doch die Phosphatlagerstätten sind begrenzt und liegen vielfach in Krisengebieten. Experten sprechen bereits von einer Phosphat- und somit Düngemittelknappheit, die zu einer weltweiten Ernährungskrise führen könnte. Das neue Nachweisverfahren könnte helfen, Pflanzen zu erzeugen, die vorteilhafte Partnerschaften mit Mykorrhizapilzen eingehen und Phosphat effizienter aufnehmen können. Die Forscher möchten im nächsten Schritt die Bedeutung der Blumenolanreicherung durch arbuskuläre Mykorrhizapilze entschlüsseln und herausfinden, ob sie möglicherweise auch als Signalmoleküle zwischen Pflanzenwurzel und Blatt wirksam sind. Ausserdem planen sie, die Methode

zu nutzen, um grundlegenden Fragen der Kommunikation zwischen verschiedenen Pflanzen derselben Art und verschiedener Arten über ein gemeinsames Pilznetzwerk nachzugehen. Originalpublikation M. Wang et al., «Blumenols as shoot markers for root symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi», eLife (2018); DOI: 10.7554/eLife.37093

Kontakt Prof. Dr. Ian T. Baldwin Max-Planck-Institut-für chemische Ökologie Hans-Knöll-Str. 8 D-07743 Jena +49 3641 57 1100 baldwin@ice.mpg.de www.ice.mpg.de

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LABOR

Beschleunigte Downstream-Filtrationsprozesse

Single-Use-Schlauchpumpe

Goodwin Biotechnology Inc. (GBl) ist ein amerikanischer Vertragshersteller und -entwickler (CDMO) für die pharmazeutische Industrie. Das Unternehmen bietet die Entwicklung von Zelllinien und Prozessen, cGMP-Auftragsfertigung und das aseptische Fill/Finishing von auf Säugetierzellkulturen basierenden monoklonalen Antikörpern, rekombinanten Proteinen, Impfstoffen und Antikörper-Wirkstoffkonjugaten (ADCs) für frühklinische und spätklinische Studien. GBl verfügt über eine breite Erfahrung von mehr als 400 abgeschlossenen Projekten, insbesondere für klinische Studien der Phasen I bis III. Dabei wurden unter anderem Bioreaktor- und Reinigungsprozesse für branchenrelevante Zelllinien wie CHO, NSO, BHK, 293 sowie murine Hybridomzellen entwickelt und optimiert. Erst vor kurzem wurde GBI von Global Health & Pharma News als «Biologics cGMP Manufacturer of the Year 2018» ausgezeichnet.

Aufreinigung verlangt höheren Förderdruck Die Entwicklung eines grossvolumigen, zweistufigen Aufreinigungsprozesses mit Virusfiltration (VF) und Ultrafiltration/Diafiltration (UF/DF) stellte das Unternehmen unlängst vor Probleme, da die vorhandene

Bilder: Watson-Marlow

Bei der Entwicklung einer neuen Aufreinigungsplattform profitiert der Vertragshersteller Goodwin Biotechnology von der neuen Single-Use-Schlauchpumpe Quantum von Watson-Marlow. Diese liefert den für Filtrationsverfahren bei hohen Volumen notwendigen Transmembrandruck bei gleichzeitig hoher Fördermenge und minimaler Pulsation. Die Prozesszeiten für die Virusfiltration und die Ultrafiltration/Diafiltration konnten so signifikant reduziert werden.

Herzstück der neuen Pumpe der Firma Watson-Marlow ist die patentierte ReNu-SU-Kassettentechnologie. Durch Einsetzen einer neuen Kassette stehen die aseptischen Förderwege der Pumpe schnell, sicher und zuverlässig zur Verfügung und sind sofort einsatzbereit.

Pumpentechnologie die erforderlichen hohen Drücke an den Filtrationsmembranen nicht liefern konnte. Üblicherweise führt GBl die Aufreinigung der Antikörper auf einer Fed-Batch-Plattform mit einem 500-Liter-Bioreaktor durch. Die Konzentration liegt normalerweise bei

fünf Milligramm pro Milliliter oder weniger. Für den neuen Prozess wurde jedoch eine Perfusionsplattform benötigt, bei der die Antikörper aus mehr als 10 000 Litern Zellkulturernte aufgereinigt werden. Dabei müssen im Vergleich zum Fed-Batch-Prozess höhere Prozessdrücke erreicht wer-

Sämtliche Messdaten im Griff mit dem RMS Monitoring System 11/2018

LABOR

den. Die ursprünglich vorhandenen Pumpen konnten allerdings nicht genügend Förderdruck für das UF/DF-System oder den VF-Filter des Perfusionsprozesses erzeugen. «Wir sind es gewohnt, mit Fed-Batch-Verfahren an kleinen Mengen zu arbeiten. Nun benötigten wir jedoch Pumpen mit einer höheren Leistungsfähigkeit», sagt Garth Cole, Manager für Downstream-Produktionsabläufe bei GBI. Mit den bisherigen Pumpen dauerten die Filtrationsprozesse zu lange, weil sie nicht die nötige Förderleistung boten.

Speziell für Single-UseSysteme entwickelt Aus diesem Grund machte sich GBI auf die Suche nach alternativen Lösungen: Zentrale Kriterien für neue Pumpen waren eine konstante Förderung mit geringer Pulsation, die Fähigkeit einen hohen Druck zu verarbeiten sowie Betriebskosten im Rahmen des vorhandenen Budgets. Nach gründlicher Prüfung bot sich die neue Schlauchpumpe Quantum 600 von Watson-Marlow als die am besten geeignete Lösung auf dem Markt an. Quantum wurde speziell für Hochdruckanwendungen in Single-Use-Systemen (SUS) entwickelt. Die Pumpe bewahrt praktisch alle bekannten Vorteile der peristaltischen Technologie – wie niedrige Scherkräfte und eine lineare Förderung – und erweitert sie um eine höhere Fördermenge bei einem höheren Druck. Dabei wird die Pulsation mit nur 0,12 bar über den gesamten Druckbereich praktisch eliminiert. Dadurch ist Quantum ideal für Downstream-Filtrationsanwendungen geeignet. Quantum liefert eine nahezu pulsationsfreie, lineare Förderung von bis zu 20 Litern pro Minute bei einer hohen Fördergenauigkeit. Die Linearität des Förderstroms ist dabei unabhängig vom Gegendruck – ideal für die von GBI geplante Anwendung. Der sehr grosse Einstellbereich (4000:1) und der leistungsstarke Motor ermöglichen eine schnellere Reaktion auf Druckveränderungen und eine lineare Drehzahlregelung über einen grossen Druckbereich (0 bis 3 bar). Herzstück der neuen Pumpe ist die patentierte ReNu-SU-Kassettentechnologie von Watson-Marlow. Durch Einsetzen einer 16

neuen Kassette stehen die aseptischen Förderwege der Pumpe schnell, sicher und zuverlässig zur Verfügung und sind sofort einsatzbereit. Die ReNu-SU-Kassette wird mühelos in die vorgegebene Position gebracht und ermöglicht so einen minutenschnellen Austausch des gesamten Förderwegs – ohne das Risiko einer Fehlbedienung.

Signifikante Vorteile Die vier parallelen Förderwege der ReNuSU-Kassettentechnologie sorgen für eine extrem niedrige Pulsation von nur 0,12 bar bei voller Drehzahl, eine Kernanforderung für den zuverlässigen Betrieb in vielen Filtrationsverfahren. Im Gegensatz dazu fördern andere Pumpentechnologien wie Vier-Kolben-Membranpumpen mit doppelt so starken Scherkräften, die empfindliche Flüssigkeiten schädigen können. Auch gegenüber Single-Use-Zentrifugalpumpen bietet Quantum signifikante Vorteile: Die Schlauchpumpe liefert nicht nur eine deutlich präzisere und lineare Förderung. Zentrifugalpumpen reagieren in der Regel auch sehr empfindlich auf Änderungen des Eintrittsdrucks – die Fördermenge lässt sich so nur schwer kontrollieren. Der Prozess ist dadurch schwieriger zu reproduzieren und letztlich zu validieren.

Drastische Verringerung der Prozesszeit Nach ersten Tests mit Quantum war man bei GBI überzeugt, dass die Pumpe den für die Anwendung notwendigen hohen Druck auf die Filtermembranen liefern würde. Weiterer Pluspunkt von Quantum war in den Augen von Garth Cole von GBl das ergonomische Design der Pumpe. Bei GBl kommt Quantum nun sowohl für Virusfiltration- als auch für Ultrafiltration-/ Diafiltration-Anwendungen zum Einsatz. Dabei übertraf die Pumpe beispielsweise bei der Virusfiltration, bei der 200 Liter eines Antikörpers über 1 Quadratmeter grossen Virenfilter gefiltert werden, die Erwartungen sogar: «Mit Quantum konnten wir einen konstanten Druck von 2,76 bar auf dem Filter halten, was bei anderen Pumpen so nicht möglich war», berichtet Garth Cole. Da Quantum neben dem Druck auch die Fördermenge konstant halten kann, «reduzier-

Die Pumpe Quantum kommt bei der Firma Goodwin Biotechnology Inc. sowohl für Virusfiltration- als auch für Ultrafiltration-/Diafiltration-Anwendungen zum Einsatz.

ten sich unsere Prozesszeiten drastisch», ist Garth Cole begeistert. Bei den Ultrafiltration-/Diafiltration-Anwendungen, bei denen Quantum zum Einsatz kommt, wird eine Antikörperlösung von 400 Litern durch Einsatz einer sechs Quad ratmeter grossen Filtermembran mit einer Porengrösse von 50 kDa zu 26 Litern aufkonzentriert. Während dieser Prozess früher zwölf Stunden in Anspruch nahm, konnte durch den Einsatz von Quantum die Prozessdauer auf drei Stunden reduziert werden. Nach den erfolgreichen Einsätzen fällt das Urteil von GBI eindeutig aus: «Die Quantum 600 ist eine leistungsstarke Pumpe, von der wir festgestellt haben, dass sie sehr gut für die Prozessschritte der Ultrafiltration/Diafiltration und Virusfiltration geeignet ist», erklärt Garth Cole. Auch bei anderen zeitkritischen Anwendungen bei GBI konnte die Pumpe ihre Leistungsfähigkeit bereits unter Beweis stellen.

Kontakt Watson-Marlow Ltd. Gustav-Maurer-Strasse 9 CH-8702 Zollikon +41 44 552 17 00 info@wmftg.ch www.wmftg.ch

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LABOR

Entwicklungstrends

Anforderungen und Ideen aus dem Labor

Zu diesen Themen wurden ausgesuchte, besonders informierte und weitsichtige Experten aus den wichtigsten Branchen – Chemie, Pharma, Life-Science, Biotechund Lebensmittelindustrie, Forschungsinstitute, private und staatliche Untersuchungslabore – in einer Expertenumfrage befragt, angelehnt an die in der Zukunftsforschung bekannte Delphi-Methode.

Geräte und Methoden Folgende Schlagwörter wurden als Trends hinsichtlich der eigentlichen Laborprozesse benannt: Zunahme biologischer Produkte und Prozesse; nach wie vor Verringerung der Probenvolumina; Zentralisierung oder Auslagerung von Laborprozessen mit den entsprechenden Konsequenzen; steigende Analysenzahlen; Verknappung des Personals, selbst in Universitäten; Zunahme automatisierter Prozesse – Hochdurchsatzanalytik; zunehmende Onlineanalytik und mobile Analytik; zunehmende automatische Überwachung von Prozessen, zunehmend zerstörungsfreie und schnelle Materialanalysen. Grundsätzlich nach wie vor wichtige geforderte Parameter für Analysenequipment im Labor sind: Genau, klein, kostengünstig, langlebig und wartungsfrei. Häufig geäussert ist der Wunsch nach einfacher Bedienung und einer möglichst fle-

xiblen Nutzung eines Geräts. Mehrere Parameter sollen oft möglichst mit einem Gerät messbar sein. Zudem ist das Geräteangebot nach dem «Autokaufprinzip» – Einsteigermodelle mit Ausbaustufen – wünschenswert, um die passende Lösung mit Budgetverantwortung zu erwerben. Entsprechend aufgestellte Unternehmen erfragen zwingend Geräte mit geringem Energieverbrauch. Bedingt durch die zunehmende Komplexität und stetig steigenden Zeitdruck werden nicht mehr nur nackte Geräte, sondern fertige Applikationen erwartet. Die Analytik selbst ist inzwischen so genau, dass Messfehler in viel grösserem Umfang auf die Probenahme und -vorbereitung zurückzuführen sind. Es besteht ein grosser Bedarf an neuen, möglichst standardisierten Methoden. Auch bezüglich der Automatisierung und Miniaturisierung wird hier ein grosses Potential gesehen. Man wünscht sich Studien und Ringversuche zur Absicherung, welche Methoden sicher eingesetzt werden können. Die aus dem Life-Science-Bereich bekannten Einmalkits wünscht man sich inzwischen auch im chemischen Labor, wenn die Applikation passt und Preis und Leistung stimmen. Das Thema Normen und Zertifizierungen wurde sehr nachdrücklich formuliert. Nor-

Bilder: TDCL AB Dr. Sieber tz

Die digitale Revolution bringt es mit sich, dass auch im Laborumfeld die Entwicklung der Gerätelandschaften sowie der gesamten Infrastruktur mit rasanter Geschwindigkeit voranschreitet. Neue Produkte, Methoden und Services werden sich erfolgreicher im Markt etablieren und optimale Lösungsansätze bieten, wenn sie anwendungsfokussiert entwickelt werden. So stellt sich also die Frage: Welche Trends sehen Anwender und Entscheider im Labor selbst? Welche Anforderungen werden mit welcher Priorität an zukünftige Entwicklungen gestellt? Welche Wünsche und Ideen sind vorhanden? Welche Befürchtungen werden gesehen, die es zu verhindern gilt?

Eine hohe Priorität gilt der Weiterentwicklung der Software-Standards für eine einfache und einheitliche Bedienung und die Datensicherheit.

men sollten schneller für moderne Methoden angepasst werden, und man wünscht sich, dass der Hersteller dies sicherstellt.

Daten, Software und Vernetzung Diese Themen spielten insbesondere bei den Anforderungen und Bedürfnissen eine herausragende Rolle, quer über alle Branchen und Institutionen hinweg. Mit allerhöchster Priorität werden als Weiterentwicklung der aktuellen Situationen gefordert: – Software-Standards für Geräte für einfache und einheitlichere Bedienung; – sinnvolle Selektion und grössere Übersicht von erzeugten Daten;

Neuer, flexibler Parallelreaktor Dorfstrasse 8 • 8906 Bonstetten Tel. 044 709 07 07 • www.tracomme.ch • tracomme@tracomme.ch Der neue Incentive-Parallel-Reaktor ist ein richtiges Multitasking-Talent. Für alle synthetischen und katalytischen Reaktionen (Screening) sowie Kristallisation, Löslichkeit, Proteinkristallisation. Bis zu 10 unabhängige Stationen in 3 verschiedenen Grössen für 11/2018 Volumina von 1 bis 150 ml (austauschbar und in individueller Zusammenstellung) mit Temperaturbereich von –30 bis 180 °C. Standalone und/oder über intuitive Software bedienbar. Sonden verfügbar für Temperatur, IV/UV, Partikelgrösse, Druckreaktoren usw.

LABOR

den, nicht nur hinsichtlich des inzwischen bereits vorhandenen Fachkräftemangels.

«Welche Entwicklungen befürchten Sie?»

Das Spannungsfeld in der Laborlandschaft ist mit der Digitalisierung gewachsen.

– geräteunabhängige StandardDateiformate; – einfache Zusammenführung von Daten aus verschiedenen Analysensystemen, auch mit unabhängiger Software; – jegliche Integration in LIMS-Systeme; – Standardisierung von Spektrenbibliotheken für schnellere Aktualisierungen, möglichst Open Source-Modelle; – Vernetzung aller Geräte, Vernetzung aus einer Hand; – Zugang mobile Analysendaten; – mögliche Datenauswertung über zentrale Computer, möglicher Gerätezugang für Servicetechniker; – Steuerung /Überwachung von Laborprozessen mittels Kamera und App.

Der Mensch im Labor Die Entwicklungen der letzten Jahre hatten einen starken Einfluss auf die Arbeiten des Laborpersonals: Es ist eine immer grössere Spezialisierung auf Methoden notwendig, wodurch Gesamtüberblick und Vertretungsmöglichkeiten leiden. Die methodisch breite Ausbildung von Laboranten und Laborantinnen kommt so zu kurz und man hat so Schwierigkeiten, passendes Personal zu finden. Dies hat teilweise Auswirkungen auf Kommunikation und Betriebsklima. Man fordert dringend einfach zu bedienende Geräte, möglichst einheitliche Software, integrierte Lernmodule oder ähnliches. Schnellanalytik sollte von angelerntem Personal bedienbar sein. Nicht zuletzt wird zunehmend Wert auf ergonomisch gestaltete Arbeitsplätze und eine noch höhere Beachtung des Arbeitsschutzes gelegt. Das Wohlfühlen am Arbeitsplatz insgesamt sollte beachtet wer18

Zu dieser Frage wurden die Antworten sehr eindeutig und einheitlich zu zwei Themen artikuliert. Das erste ist die Datensicherheit oder besser Datenunsicherheit. Es bestehen allergrösste Befürchtungen, dass die Daten beispielsweise durch Vernetzung oder Clouds nicht sicher sind und es werden klare Schutzmechanismen gefordert. Und die zweite grosse Befürchtung ist, dass das Verständnis für die Methoden nicht mehr ausreichend vorhanden ist. Die zunehmende Komplexität der Methoden und die Automatisierung können leicht dazu führen, dass blindes Vertrauen in die Maschine besteht und nicht mehr hinreichend erkannt wird, wenn zum Beispiel Messbedingungen abweichen, falsche Messwerte erhalten werden. Es besteht ein klarer Wunsch danach, dass mehr Tools für die Selbstüberwachung integriert werden.

Wie halten wir die Balance? Betrachtet man die Ergebnisse in ihrer Gesamtheit, zeigt sich sehr deutlich, welches Spannungsfeld sich für die Laborlandschaft aufgebaut hat. Einerseits das klar formulierte Interesse an Automatisierung und Vernetzung und andererseits aber die Befürchtung, die Übersicht zu verlieren. Wie halten wir die Balance zwischen diesen beiden Tendenzen? Dies wird die grosse Herausforderung für die zukünftigen Entwicklungen sein und es werden also solche Geräte und Methoden besonders punkten, welche die optimalen Antworten für die Auflösung dieses Spannungsfeldes haben.

Was bedeutet dies für den Ausblick in die Zukunft? Anhand dessen definieren sich die Chancen und Herausforderungen für die künftigen Entwicklungen. Die bekannten «smarten» Tools wie beispielsweise RFIDQR- oder M2M-Chips, die Überwachung und Steuerung mittels Smartphone-Appli-

kationen oder der Einsatz von Virtual-Reality-Brillen werden zunehmend für Methodenerleichterungen und -verbesserungen integriert werden. Anhand der obigen Ergebnisse wird die wichtigste Weichenstellung aber die Einführung von Software- und Gerätetreiberstandards sein, womit die oben formulierten Anforderungen einfach erfüllbar werden, Geräte und Software können einfach als Module auf einer Plattform integriert werden, die eine Kommunikation zwischen Geräten, Software und Laboranten über Anbieter und Standorte hinweg ermöglichen und damit Steuerung und Automatisierung von Laborprozessen deutlich vereinfachen. Der sogenannte SiLa-Standard für Gerätetreiber, entwickelt von einem Konsortium mit führender Rolle des Fraunhofer-Instituts IPA in Stuttgart und der AnIML-Standard für standardisierte Analysendateiformate bieten dafür Lösungen an. Die Zukunft wird zeigen, ob sie sich tatsächlich als Standards durchsetzen werden. Die Laborgeräteindustrie ist sich der Verantwortung bewusst und wird sich in hohem Masse damit auseinandersetzen. Es ist davon auszugehen, dass in mittlerer Zukunft nur noch solche Methoden und Geräte am Markt bestehen werden, die solche Standards anwenden. Es formieren sich ebenfalls neue Partner und Arbeitsgruppen, um eine schnellere Anpassung der Normen an moderne, zeitgerechte, automatisierte, weniger gesundheitsschädliche oder schnellere Methoden zu erwirken, ohne die wichtigen Funktionen und Errungenschaften von Normen zu vernachlässigen.

Kontakt Dr. rer. nat. Kirsten Siebertz TDCLAB Dr. Siebertz GmbH Marktkommunikation und Technologietransfer für naturwissenschaftliche Technologien und Produkte Bahnhofstrasse 106 b D-61130 Nidderau +49 61 87 41 89 100 info@tdclab.de www.tdclab.de

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LABOR

Reaktoren für die Elektrobiotechnologie

Bakterien mit Strom füttern In der Natur sind zahlreiche biologische Prozesse mit der Übertragung von Elektronen verbunden, insbesondere die Stoffwechselprozesse zur Energiegewinnung aller Organismen. Technische Systeme zur elektrischen Energiegewinnung, zur Synthese bestimmter Produkte mittels elektrischen Stroms oder zur elektrischen Signalbildung in Messsystemen basieren auf denselben Grundprinzipien der Elektrochemie. Daher ist die Kopplung von Elektronenflüssen in biologischen und technischen Systemen nur folgerichtig und steht im Mittelpunkt der Elektrobiotechnologie. ¹

Breiten wissenschaftlichen Aufschwung erlebte zirka ab den 1980er-Jahren die Entwicklung elektrochemischer Enzymbeziehungsweise Ganzzell-Biosensoren für die klinische Diagnostik, den Lebensmittelund Umweltbereich. Ganze Zellen oder Enzyme werden auf Elektroden immobilisiert und die analytische Information aus der enzymatisch-elektrochemischen Reaktion der nachzuweisenden Substanz gewonnen. Bekanntestes, längst im Alltag angekommenes Beispiel ist das Blutzuckermessgerät. Dessen Einwegsensor misst den Blutzuckerspiegel in einem Tropfen Blut mittels eines immobilisierten Enzyms (meist Glucoseoxidase), und der generierte Stromfluss wird im Messgerät verarbeitet und als Messwert angezeigt. Ein Elektronenmediator transportiert dabei die Elektronen zwischen dem katalytisch aktiven Zentrum im Enzym und der Elek trodenoberfläche. Das Prinzip des Elektronentransfers über Elektronenmediatoren wird nicht nur in Biosensoren genutzt ³, sondern wurde auch bei Mikroorganismen gefunden, die in ihrer natürlichen Umgebung Elektronen auf feste Elektronenakzeptoren (z. B. Minerale) übertragen. 4 Dazu gehören beispielsweise Bakterien der Gattungen Geobacter, Shewanella und Pseudomonas. In den letzten 15 bis 20 Jahren wurden immer mehr Mikroorganismen entdeckt, die Elektronen aufneh-

² Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung, Leipzig

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Bild: André Künzelmann/UFZ

Beate Strehlitz, Steffi Hunger, Anne Kuchenbuch, Luis F. M. Rosa, Falk Harnisch ²

Bioreaktor mit Aufrüstset für die Durchführung elektrobiotechnologischer Prozesse.

men oder abgeben können und zu bestimmten Syntheseleistungen in der Lage sind. 5 Dies führte zur Entwicklung der Elektrobiotechnologie (oder Bioelektrotechnologie) als interdisziplinärem Forschungsgebiet, in dem mikrobielle oder enzymatische Stoffumwandlungen mit dem Fluss von elektrischem Strom kombi-

niert und nutzbar gemacht werden. 6 Analog zu biotechnologischen Verfahren, wo Mikroorganismen mit Substraten wie zum Beispiel Glucose gefüttert werden um bestimmte Produkte zu synthetisieren, werden bei elektrobiotechnologischen Verfahren Mikroorganismen mit Strom «gefüttert» und so die Syntheseleistung gesteuert. 19

LABOR

Konventionelle Bioreaktoren fit machen Elektrobiotechnologische Prozesse können allerdings nicht mit vorhandenen Bioreaktoren systematisch untersucht, entwickelt oder gar umgesetzt werden. Für die notwendigen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten muss die Ausstattung der Reaktoren erweitert werden, um den Strom über Elektroden gezielt in den Reaktor zu leiten. Geeignete Systeme sind derzeit noch nicht kommerziell verfügbar, daher werden elektrobiotechnologische Forschungsarbeiten in kleinen Selbstbaureaktoren durchgeführt. Systematische Entwicklungen mit optimaler Prozessüberwachung und -steuerung, die Vergleichbarkeit der Ergebnisse untereinander sowie mit etablierten biotechnologischen Verfahren sind damit ebenso wenig gewährleistet wie das Upscaling der Prozesse. Um elektrobiotechnologische Verfahren von Grundlagenuntersuchungen über die Prozessentwicklung bis zum Pilot20

Bild: zvg

Ziel ist, mit neuen ressourcenschonenden und potenziell ökonomischeren Verfahren unter Nutzung regenerativ erzeugten Stroms, zum Beispiel erdölbasierte chemische Prozess zu ersetzten. Am Beispiel der Lysin-Herstellung aus Saccharose wurde bereits gezeigt, dass die mikrobielle Elektrosynthese ein realistisches Marktpotential hat. 7 Daher erlebt das Forschungsfeld national wie international einen rasanten und stetig anhaltenden Aufschwung.

Schematische Darstellung des Reaktor-Gefässes (grau) mit Magnetrührer am Boden (rot), der inneren Reaktionskammer mit Membran-Fenstern (blau) und des speziellen Reaktordeckels mit Durchführungen (rot).

Bild: Sebastian Wiedling/UFZ

Beispielhafte mikrobielle Elektrosynthesen: An der Anode findet die selektive Oxidation eines Edukts zu höherwertigem Produkt statt. An der Kathode wird CO 2 zum beispielhaften Produkt Acetat reduziert.

massstab in die Anwendung zu bringen, ist eine Standardisierung der Reaktortechnik unabdingbar. 7-9 Dabei ist es aus unserer Sicht besonders vorteilhaft, wenn auf etablierte Reaktorplattformen zurückgegriffen werden kann. Das hier vorgestellte Aufrüstset 10 umfasst die grundlegenden Elemente zur Ertüchtigung von konventionellen Bioreaktoren für die Elektrobiotechnologie. Dabei kann bereits vorhandene Technik und Infrastruktur zur Anwendung kommen. Bioreaktoren können so reversibel für konventionelle und elektrobiotechnologische Prozesse eingesetzt werden. Kernelemente sind ein spezieller Reaktordeckel mit zusätzlichen Durchführungen und Anschlussmöglichkeiten für die Elektroden und die innere Reaktionskammer zur Bildung von Anodenund Kathodenraum mit ionenselektiver Membran.

Reaktoreinsatz mit innerer Reaktionskammer, Deckel mit Dichtung sowie Elektroden.

Das Aufrüstset wurde bereits für etablierte elektroaktive Kultivierungen und neuartige elektrobiotechnologische Synthesen im 0,5-Liter-Massstab verwendet. 11, 12 Dabei konnten neue verfahrenstechnische Er-

kenntnisse durch die Verwendung des Aufrüstsets und die damit verbundene Implementierung von Mess- und Steuerungstechnik gewonnen werden.

Forschungsbedarf und Perspektiven Wir konnten zeigen, dass konventionelle Bioreaktoren für die Elektrobiotechnologie «fit gemacht» werden können. Das hier präsentierte Aufrüstset eignet sich mit seinem Stand der Technik für die akademische Forschung, da der Aufwand zur Sterilisierung des Systems für die Durchführung von Reinkulturstudien noch sehr hoch ist. Viele Materialien und Standardausrüstungen aus dem elektrochemischen Bereich sind für den sterilen biotechnologischen Bereich nicht ausgelegt. Hier besteht noch Forschungsbedarf bei der Konstruktion sowie der Verwendung geeigneter hitzestabiler Materialien, zum Beispiel bezüglich des Membranmaterials und seiner Fixierung auf der inneren Reaktionskammer. Zusätzlich müssen Konstruktion und Komponenten Scale-up fähig gestaltet werden, damit das Aufrüstset perspektivisch in der Verfahrensentwicklung und Produktion für elektrobiotechnologische Verfahren eingesetzt werden kann. Indem mit dem Aufrüstset bestehende Bioreaktorsysteme reversibel erweitert werden können, wird es Anwendern mit nur minimalen Kenntnissen der Elektrochemie möglich, Aufgabenstellungen in der Elektrobiotechnologie zu bearbeiten. Die Kopplung mit der vorhandenen Reaktorinfrastruktur erlaubt die Nutzung der etablierten Prozessüberwachung und -steuerung. Schliesslich kann die Entwicklung eines Einweg-Aufrüstsets den Zeitaufwand des Anwenders weiter minimieren. Zudem können mit Hilfe des Aufrüstsets die Vorteile konventioneller Bioreaktoren als langlebige «Arbeitspferde» der Biotechnologie auch für Forschung und Entwicklung elektrobiotechnologischer Prozesse genutzt werden. Die stetig wachsende Zahl an Publikationen und beschriebener mikrobieller Elektrobiosyntheseverfahren erfordert die adäquate Verfügbarkeit der Reaktortechnik für die Elektrobiotechnologie. Daher sind wir überzeugt, dass diese technische Entwicklung ihren Weg in den Markt finden wird. 11/2018

LABOR

Dieser Artikel ist zuerst in der GIT Laborfachzeitschrift 03/2018 erschienen. Danksagung Die Autoren danken der Feinmechanischen Werkstatt des UFZ, insbesondere Peter Portius und Vitalij Jegorow. F. H. dankt dem Bundesmininsterium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie der Helmholtz-Gemeinschaft für die Förderung seiner Nachwuchsgruppe. Diese Arbeiten wurden im Rahmen des Programms Erneuerbare Energien der Helmholtz-Gemeinschaft durchgeführt. Originalpublikationen ¹ M. A. Rosenbaum et al., Biologie in unserer Zeit 43 (2013) 96; DOI: 10.1002/ biuz.201310502 ³ T. Kaláb & P. Skládal, Electroanalysis 6 (1994) 1004; DOI: 10.1002/ elan.1140061114

K. Rabaey et al., The ISME Journal 1 (2007) 9; DOI: 10.1038/ismej.2007.4 5 C. Koch & F. Harnisch, ChemElectroChem 3 (2016) 1282; DOI: 10.1002/ celc.201600079 6 K. Rabaey & R.A. Rozendal, Nat Rev Micro 8 (2010) 706; DOI: 10.1038/nrmicro2422 7 F. Harnisch et al., ChemSusChem, 8 (2015) 758; DOI: 10.1002/ cssc.201402736 8 F. Harnisch & K. Rabaey, ChemSusChem 5 (2012)1027; DOI: 10.1002/ cssc.201100817 9 M. Sharma et al., Electrochim Acta 140 (2014)191; DOI: 10.1016/j.electacta.2014.02.111 10 F. Harnisch et al., Aufrüstset für Bioreaktoren zur Durchführung der mikrobiellen Bioelektrosynthese. (2013) DE102013224673A1, EP3077495A1, US20160312167, WO2015082490A1. 4

L.F.M. Rosa et al., Engineering in Life Sciences 17 (2017) 77; DOI: 10.1002/ elsc.201600105 12 C. Gimkiewicz et al., ChemElectroChem 3 (2016) 1337; DOI: 10.1002/ celc.201600175 11

Kontakt Beate Strehlitz beate.strehlitz@ufz.de Falk Harnisch falk.harnisch@ufz.de Helmholtz-Zentrum für Umwelt forschung GmbH – UFZ Leipzig Permoserstrasse 15 D-04318 Leipzig +49 341 235 1764/1337 www.ufz.de

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MEDIZIN

Immunsystem vernichtet Bakterien effizient

Chlorbleiche ist die Hauptzutat im Giftcocktail Die Vernichtung von Bakterien durch Immunzellen ist ein Werk von Sekunden. Forschende konnten das im Film festhalten. Bestimmte weisse Blutkörperchen schützen uns vor Bakterien, indem sie diese auffressen. Was genau danach passiert, konnte ein Forscherteam um Lars Leichert, Leiter der Arbeitsgruppe Biochemie der Mikroorganismen, Konstanze Winklhofer von der Abteilung für Molekulare Zellbiologie der Ruhr-Universität Bochum und Andreas Meyer von der Universität Bonn dank neu entwickelter Fluoreszenzproteine erstmals unter dem Mikroskop beobachten.

Die Bakterien werden von den Immunzellen mit einem Giftcocktail überschüttet, der unter anderem Chlorbleiche enthält. Das führt innerhalb von Sekunden zur Oxidation der Proteine in der Bakterienzelle und somit zum Tod des Bakteriums. Wenn Bakterien in die Blutbahn eindringen, sind neutrophile Granulozyten, die häufigsten weissen Blutkörperchen, die erste Verteidigungslinie. Sie fressen die Eindringlinge buchstäblich auf, ein Prozess, der Phagozytose genannt wird. Dabei verschlucken sie das Bakterium und überschütten es mit einem Giftcocktail sogenannter reaktiver Sauerstoffspezies. Dazu gehören unter anderem Wasserstoffperoxid, das auch in vielen antiseptischen Mitteln enthalten ist, und Chlorbleiche. Diese Stoffe zerstören die Moleküle des Bakteriums durch Oxidation, einem chemischen Verbrennungsprozess.

Die Details dieser Abwehrreaktion waren bislang allerdings nicht bekannt: Wie und wann werden Bakterien mit dem Giftcocktail überschüttet? Passiert das nur innerhalb der Immunzellen? Wie lange dauert der Prozess? Welche Enzyme der Immunzellen sind daran beteiligt? «Wenn wir diese Fragen beantworten können, können wir verstehen, wie es manchen Bakterien gelingt, unser Immunsystem zu überlisten und warum bestimmte genetische Defekte das Immunsystem beeinträchtigen», erläutert Lars Leichert.

Erst kürzlich entdeckte Leuchtproteine halfen Um detaillierte Einblicke zu gewinnen, nutzte das Team fluoreszierende Proteine, die erst kürzlich entwickelt wurden. Sie

enthalten ein Aminosäurepaar, das besonders empfindlich für chemische Verbrennungen ist. Beleuchtet man diese so genannten «roGFPs» mit blauem Licht, leuchten sie grün. Wird das Aminosäurepaar oxidiert, so leuchten sie auch unter violettem Licht grün. Für ihre Experimente nutzte die Gruppe Escherichia-Coli-Bakterien, die künstliche Gene mit dem Bauplan für roGFPs enthielten. Diese Bakterien brachten sie mit Immunzellen zusammen, welche die Bakterien wie erwartet auffrassen. Unter einem Superauflösungsmikroskop konnten die Forschenden die roGFPs in den Bakterien unter blauem Licht grün leuchten sehen. Waren sie einmal aufgefressen, wurden die roGFPs binnen Sekunden oxidiert und leuchteten auch unter violettem Licht grün.

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Bild: RUB, Marquard

MEDIZIN

Das erfolgreiche Bochumer Team: Kaibo Xie, Lars Leichert, Konstanze Winklhofer und Verian Bader (von links).

Bild: Wikipedia

einer bestimmten Erbkrankheit. Die Oxidation funktionierte auch wesentlich schlechter bei Immunzellen, in denen das Enzym Myeloperoxidase, das notwendig ist, um Chlorbleiche zu erzeugen, blockiert wurde.

Wasserstoffperoxid

Immunzellen nutzen Bleichmittel «Aus der Geschwindigkeit und der Spezifität, mit der die roGFPs oxidiert wurden, konnten wir schliessen, dass Chlorbleiche die Hauptrolle dabei spielt. Immunzellen nutzen also Bleichmittel um Bakterien zu töten», folgert Leichert. Um herauszufinden, welche Enzyme die Immunzellen brauchen, um einen erfolgreichen Giftcocktail anzumischen, experimentierten die Forscher mit Zellen, denen bestimmte Enzyme fehlten. Es zeigte sich, dass Zellen, denen ein aktives NOX 2-Enzym fehlte, nicht in der Lage waren, Bakterien durch Oxidation zu vernichten. Dieses Enzym fehlt auch bei Patienten mit

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Originalveröffentlichung Adriana Degrossoli, Alexandra Müller, Kaibo Xie, Jannis Schneider, Verian Bader, Konstanze Winklhofer, Andreas Meyer, Lars Leichert, «Neutrophil-generated HOCl leads to non-specific thiol oxidation in phagocytized bacteria», eLife (2018); DOI: 10.7554/ eLife.32288 Kontakt Prof. Dr. Lars Leichert Arbeitsgruppe Biochemie der Mikroorganismen Institut für Biochemie und Pathobiochemie Medizinische Fakultät Ruhr-Universität Bochum Universitätsstrasse 150 D-44801 Bochum +49 234 32 24585 lars.leichert@rub.de www.rub.de

Bild: Fotolia

ERNÄHRUNG

Aus Chicorée-, Löwenzahn- oder Sonnenblumenwurzeln und Topinambur lässt sich Inulin für die Verfestigung von Lebensmitteln gewinnen.

Struktur von Inulin

Joghurt mit Löwenzahn? Gerührt und geschüttelt Inulin ist ein in verschiedenen Lebensmitteln vorhandenes Molekül, das zum Beispiel aus Chicorée-, Löwenzahnoder Sonnenblumenwurzeln gewonnen werden kann. Aufgrund seiner besonderen Struktur hat es im Mund schmelzende und cremige Eigenschaften und eignet sich als kalorienreduzierter Fettersatz für eine gesunde Ernährung. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung haben nun die physikalischen Eigenschaften von verschiedenen Inulin-Präparationen untersucht. Insbesondere haben sie die Abhängigkeit der Zähflüssigkeit von Inulingels von der Temperatur sowie von mechanischen Kräften vermessen. Die Ergebnisse können dazu beitragen, das Mundgefühl von Lebensmitteln gezielt zu verbessern.

herstellen kann, haben nun Wissenschaftler um Thomas Vilgis des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) untersucht.

Bild: M. Ghebremedhin / MPI-P

Inulin ist ein langkettiges Molekül, das in verschiedenen Lebensmitteln, aber auch Pflanzen wie Chicorée oder Löwenzahn zu finden ist. Chemisch gesehen handelt es sich dabei um ein praktisch unverdauliches Kohlenhydrat und kann somit als Ballaststoff für den menschlichen Körper dienen. Heute wird Inulin unter anderem dazu verwendet, in Wurstwaren den Ballaststoffanteil zu erhöhen. In Joghurt dient es auch heute schon als Fettersatz. Gleichzeitig verändert es die «Textur» des Joghurts, also das Gefühl, welches Joghurt auf der Zunge hinterlässt. Aber warum ist das so? Wie genau Inulin auf Temperaturveränderungen oder mechanische Belastungen – die unter anderem beim Lutschen oder Kauen auftreten können – reagiert und wie man Lebensmittel mit gezielten Eigenschaften

Bei Inulingels ist Temperatur entscheidend Hierfür haben sie Inulingels unter verschieden Bedingungen hergestellt und die Festigkeit gezielt bei unterschiedlichen Temperaturen und Herstellungsbedingungen untersucht. Inulin wird in einem theoretischen Modell der Forschenden als kleine, teils flexible Stäbchen beschrieben, die in Wasser unter Rühren gelöst werden. Abkühlen einer solchen Flüssigkeit führt dazu, dass sich die Stäbchen nebeneinander anordnen (kristallisieren) und so die

Schüttelt man eine Flüssigkeit, die mit Inulingel verfestigt wurde, so wird sie wieder flüssig.

Flüssigkeit verfestigen. Sie geben ihr eine andere Textur, wenn sich diese kleinen Kriställchen auf eine ganz bestimmte Art und Weise in unregelmässiger Art und Weise – sogenannten fraktalen Aggregaten – zusammenlagern. Starkes Aufheizen beziehungsweise mechanische Belastung 11/2018

ERNÄHRUNG

antwortlich. Essen ist, ein Stückweit, reine Physik.

Essen ist meist reine Physik

Inulin, auch Alantstärke, Alantin, Dahlin oder Polyfructose genannt.

führt wieder zu einer starken Verflüssigung. Die Fliesseigenschaften können somit genau eingestellt werden, und Festes wird nach dem Schütteln flüssig.

Insgesamt fassen die Forschenden zusammen, dass Inulingele, die bei kleinen Temperaturen um 25 °C hergestellt werden, fester sind als solche, die bei höheren Temperaturen um 60 °C hergestellt werden. Dies liegt daran, dass bei 25 °C noch ein grösserer Teil der Inulinmoleküle im Wasser ungelöst vorliegen und somit als Keime für eine Bildung von kleinen «Inulinkriställchen» sorgen, die sich dann verbinden und für eine Festigkeit sorgen. Bei 60 °C ist ein Grossteil der Inulinmoleküle gelöst, womit sich dann weniger, aber grössere Inulinkristalle bilden, sie sich weniger gut verbinden und somit für eine geringere Festigkeit sorgen. Für das erstaunlich cremige und fettige Mundgefühl ist das Zerstören dieser Ag gregate zwischen Zunge und Gaumen ver-

Originalpublikation S. Beccard, J. Bernard, R. Wouters, K. Gehrich, B. Zielbauer, M. Mezger, T. A. Vilgis, «Alteration of the structural properties of inulin gels», Food Hydrocolloids (2018); DOI: https://doi.org/10.1016/j. foodhyd.2018.06.049 Kontakt Prof. Dr. Thomas A. Vilgis Max Planck Institute for Polymer Research Ackermannweg 10 D-55128 Mainz +49 6131 379 143 vilgis@mpip-mainz.mpg.de www.mpip-mainz.mpg.de

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NEWS

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

n Für seine wegweisende Forschung in der Elektrochemie ist der Bochumer Chemiker Wolfgang Schuhmann mit der Alessandro Volta M edal ausgezeichnet wor den. Die Electrochemical Society (ECS) vergibt sie alle zwei Jahre für herausragende Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet. Der Leiter des Zentrums für Elektrochemie der Ruhr-Universität Bochum nahm den Preis am 4. Oktober 2018 auf dem ECS Meeting in Cancún, Mexiko, entgegen. Schuhmann konzipierte sowohl Methoden, um elektrochemische Aktivitäten lokal sichtbar zu machen als auch um elektroanalytische Messungen in grossem Massstab durchzuführen. www.rub.de n Im Rahmen der Weltleitmesse Security Essen wurden die Preisträger des «Security Innovation Awards» ausgezeichnet. In die Kränze kam auch das Schweizer Unternehmen UrbanAlps AG, Zürich, das mit der Lösung «Stealth Key». Hochsicherheitsschlüssel können heute auch mit 3D-Scannern und -Druckern kopiert werden. Das ist eine Gefahr für Betriebe und Gebäude, denn mit einem nachgemachten Schlüssel erfolgt der Zugang ohne Spuren und ohne Beweise einer kriminellen Tat für die Versicherung. UrbanAlps setzt deshalb auf eine neue Lösung, indem sie erste 3D-Metalldruckschlüssel,

von innen heraus baut und damit die Sicherheitscodes verbirgt. www.sicherheitsforum.ch n Die Mitgliederversammlung des Verbandes der Chemischen Industrie (VCI) hat in Ludwigshafen Hans Van Bylen zum Präsidenten gewählt. Er tritt die Nachfolge von Kurt Bock an. Van Bylen ist Vorsitzender des Vorstands der Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf. In der Funktion als Vizepräsident gehört er dem Vorstand des Chemieverbandes seit Herbst 2016 an. Die Amtszeit als VCI-Präsident beginnt Ende September 2018 und währt zwei Jahre bis zur Mitgliederversammlung 2020. Als Vizepräsidenten des VCI wurden auf der Mitgliederversammlung Werner Baumann, Bayer AG, und Martin Brudermüller, BASF SE gewählt. www.vci.de n Auch in der dritten grossen Universitätsrangliste in diesem Jahr, dem World University Ranking von Times Higher Education, klassiert sich die ETH Zürich unter den besten Universitäten der Welt. Mit Rang elf verliert sie zwar einen Platz im Vergleich zum Vorjahr, ist aber weiterhin mit Abstand beste Hochschule Kontinentaleuropas. Vor ihr liegen ausschliesslich Spitzenhochschulen aus England und den Vereinigten Staaten. Angeführt wird das THE-Ranking auch 2018 von Oxford. www.ethz.ch

n CEM als Pionier und Marktführer in der Mikrowellen-Labortechnik hat eine einzigartige Methodensammlung zum Mikrowellenaufschluss herausgegeben. 308 unterschiedliche Aufschlussmethoden aus den unterschiedlichsten Arbeitsbereichen beinhalten die vollständigen Rezepturen wie zum Beispiel Probeneinwaage, Säurezusammensetzung, Aufschlusstemperaturen und Aufschlusszeiten für den Mikrowellenaufschluss. In dieser Methodensammlung finden sich 308 Aufschlussmethoden aus den Bereichen. www.cem.com n Seit dem 1. September 2018 wird die Lewa-Gruppe, der Pumpen- und Systemhersteller mit Hauptsitz im baden-württembergischen Leonberg, von einer Dreierspitze geführt: Der bisherige CEO Peter Wagner wird zur amerikanischen Firmengruppe Cryogenic Industries wechseln, die erst im August 2017 von Lewa-Mutternkonzern Nikkiso Co., Ltd. übernommen wurde. Dort wird er auch zukünftig von Hisanao Amino unterstützt, der für Wagner bereits in Deutschland als Finanzchef fungiert hatte. www.lewa.com n Hunderttausende Bürger haben am Ende September in ganz Deutschland die Gelegenheit genutzt, die Arbeitswelt der chemisch-pharmazeutischen Industrie zu

erkunden. Rund 330 000 Besucher, so der Verband der Chemischen Industrie (VCI), nahmen das Angebot wahr, Anlagen, Umweltschutzeinrichtungen und Laboratorien zu besichtigen oder sich über Produkte und Ausbildungsmöglichkeiten zu informieren. Bundesweit hatten 198 Unternehmen und sieben Hochschulen zum Tag der offenen Tür der Branche eingeladen. Mit 453 000 Beschäftigten und einem Jahresumsatz von über 195 Milliarden zählt die Chemie zu den bedeutendsten Industriezweigen in Deutschland. Seit 1990 haben sich insgesamt über 3,5 Millionen Bürger bei den neun bundesweiten Tagen der offenen Tür einen Eindruck darüber verschafft, was in den Produktionshallen und Labors der Chemie geschieht. www.vci.de n Die Universität Basel und die ETH Zürich haben heute gemeinsam das Botnar Re search Centre for Child Health (BRCCH) in Basel gegründet. In diesem bringen sie hervorragende Wissenschaft und klinische Forschung aus verschiedenen Fachgebieten zusammen, um neue Methoden und digitale Innovationen für den weltweiten Einsatz in der Pädiatrie zu entwickeln. Das BRCCH wird durch einen Beitrag von CHF 100 Mio. seitens Fondation Botnar (Basel) finanziert. www.ethz.ch

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NEWS

Bild: ETHZ

in der chemischen Industrie. Mit seinem mathematischen Ansatz trägt Gonzalo Guillén Gosálbez dazu bei, die Lücke zwischen den Natur- und den Ingenieurwissenschaften zu schliessen, und schafft wichtige Synergien mit anderen Departementen der ETH Zürich und mit der Industrie.

Prof. Dr. Gonzalo Guillén Gosálbez, zurzeit Reader am Imperial College London, Grossbritannien, wurde zum ausser ordentlichen Professor für Chemisches System-Engineering ernannt. Gonzalo Guillén Gosálbez’ Forschung bewegt sich an der Schnittstelle von Chemieingenieurwesen, Operations-Research und Umwelttechnik. Unter Berücksichtigung der Ökobilanz entwickelt er computergestützte Entscheidungshilfen, um nachhaltige Verfahren zu beurteilen und zu optimieren – dies vornehmlich

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Bild: Julian Dutzler – EYCN

Gonzalo Guillén Gosálbez

Victor Mougel

Dr. Victor Mougel, zurzeit wissenschaftlicher Mitarbeiter am Collège de France, Paris, wurde zum Tenure-Track-Assistenzprofessor für Anorganische Chemie berufen. Victor Mougel

fokussiert sich auf das Studium von bio-inspirierten molekularen Prozessen mit dem Ziel, leicht erneuerbare Rohstoffquellen wie Kohlendioxid und Stickstoff in nützliche Synthesebausteine und Brennstoffe umzusetzen. Mit der Ernennung von Victor Mougel gewinnt die ETH Zürich einen namhaften Experten an der Schnittstelle von Katalyse, anorganischer Molekülchemie und Materialwissenschaft. Mit seiner grossen Erfahrung in der Ausbildung von Bachelor-, Master- und PhD-Studierenden bereichert er darüber hinaus die Lehre. Philipp Rudolf von Rohr, zurzeit ordentlicher Professor für Verfahrenstechnik, wird per 1. Februar 2019 in den Ruhestand treten. Von Rohr wirkt seit 1992 als ordentlicher Professor an der ETH Zürich. Er konzentriert seine Forschung auf Transportprozesse, insbesondere Wärme- und Impuls

Bild: Fabio Bergamin/ETH Zurich

ETH ernennt neue Professoren – ein Verfahrenstechniker geht in Ruhestand

Philipp Rudolf von Rohr

austausch, auf plasmaunterstützte Verfahren zur Behandlung von Oberflächen sowie auf Hochdruckprozesse im Mikro- und Makromassstab. In der Lehre befasste er sich mit den Grundlagen der Verfahrenstechnik, dem Anlagenbau und der Mehrphasenströmung. Von Rohr war während vieler Jahre in der Leitung des Instituts für Verfahrenstechnik engagiert und als Vorsteher des Departements Maschinenbau und Verfahrenstechnik tätig. Medienmitteilung ETH Zürich

NEWS

Absolventinnen und Absolventen des Studiengangs Chemie konnten am 28. September 2018 an der ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Wädenswil ihr Bachelor-Diplom entgegennehmen. Die 15 Chemikerinnen und 24 Chemiker feierten im ZHAWCampus Grüental in Wädenswil den erfolgreichen Abschluss ihres Bachelor-Studiums mit Dozierenden, Angehörigen und Gästen. In stitutsleiter Christian Hinderling und Studiengangleiter Achim Ecker überreichten 19 Diplome in der Vertiefungsrichtung Biologische Chemie und 20 in der Vertiefungsrichtung Chemie. Selina Hodel wurde für ihre hervorragenden Studienleis-

Bild: Tev y, Wädenswil

39 ZHAW-Bachelors in Chemie diplomiert

Die stolzen Chemie-Diplomandinnen und -Diplomanden mit ZHAW-Institutsleiter Christian Hinderling (oberste Reihe links aussen) und Studiengangsleiter Achim Ecker (oberste Reihe rechts aussen).

tungen mit dem Preis der Studentenverbindung Titania ausgezeichnet. Der Preis des Schweizerischer Verband diplomierter Chemiker ging an

Alexander Mistretta für seine ausgezeichnete Bachelorarbeit und das beste Diplom. Die Festansprache hielt Caspar Hirschi, Inhaber des Lehrstuhls

für Allgemeine Geschichte der Universität St. Gallen.

Medienmitteilung ZHAW

Die International Society of Electrochemistry (ISE) prämiert jährlich Wissenschaftler, die im Bereich der molekularen Elektrochemie das Feld in den letzten fünf Jahren weltweit und massgeblich geprägt haben, mit dem HeyrovskyPreis. Die Wissenschaftsorganisation hat auf ihrer Jahrestagung in Bologna den Heyrovsky-Preisträger 2018 bekannt gegeben. Die Wahl fiel auf den Mainzer Chemiker Siegfried R. Waldvogel. Waldvogel beschäftigt sich mit der Nutzung von Strom in der Herstellung von Wertprodukten, was heute unter dem Schlagwort Power-to-X gehandelt wird. «Insbesondere der wertsteigernden Nutzung von Stromüberschüssen, die zum 28

Beispiel nachts aus Windkraftanlagen anfallen, kommt eine zukunftsweisende Bedeutung zu», erwartet der Chemiker vom Institut für Organische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Die wissenschaftliche Forschungstätigkeit von Waldvogel während der letzten fünf Jahre ist in mehr als 100 Forschungsarbeiten unter anderem in Premiumzeitschriften dokumentiert. Die Anwendungsrelevanz wird in der gleichen Zeitspanne durch mehr als 30 Patenterstanmeldungen ausgedrückt. Mithilfe der Elektrochemie können nicht nur die Herstellungswege von Chemikalien und Wirkstoffvorläufern dramatisch abgekürzt werden,

sondern es können auch Abfälle vermieden und knappe Rohstoffe wie Edelmetalle umgangen werden. Darüber hinaus gilt diese chemische Synthesemethode als überaus sicher, da durch Abstellen des Stroms die Reaktion sofort zum Erliegen kommt. Damit lassen sich äusserst effizient Schlüsselbausteine für pharmazeutische Wirkstoffe, Pflanzenschutzmittel, Hochleistungskatalysatoren, aber auch organische Materialien herstellen. In den letzten Jahren rückt die Elektrokonversion von Biomasse in den Fokus. Das Labor von Waldvogel forscht zum einen an den Grundlagen für neue Elektrolysebedingungen, aber auch an der technischen Nutzung dieser sehr nachhalti-

Bild: Eric Lichtenscheidt

Mainzer Chemiker erhält den Heyrovsky-Preis 2018

Siegfried R. Waldvogel

gen Methode in der organischen Synthese. International wird dies als eine Schlüsseltechnologie gesehen. Das Labor von Waldvogel zählt zu den drittmittelstärksten Arbeitskreisen an der JGU. Medienmitteilung Johannes Gutenberg-Universität Mainz 11/2018

NEWS

Bild: ETHZ

Jeffrey W. Bode erhält den Mukaiyama Award 2018

Jeffrey W. Bode

Der Mukaiyama Award wird von der Society of Synthetic Organic Chemistry, Japan, vergeben und richtet sich an Personen im Alter von 45 Jahren oder jünger für ausserordentliche Beiträge auf dem Gebiet der Synthetischen Organischen Chemie. Jeffrey W. Bode, Professor für Organische Chemie

(D-CHAB), erhält den Mukaiyama Award 2018 für seine hervorragenden Leistungen auf dem Gebiet der Synthetischen Organischen Chemie. Seine hervorragenden Beiträge sind: Enantioselektive N‑heterozyklische Carbenkatalyse, KAHA-Ligation, die chemische Synthese von Proteinen, SnAP-

und SLAP-Reagenzien zur Herstellung von gesättigten N-Heterozyklen und Kaliumacyltrifluoroboronate (KATs) zur Amid- und Aminsynthese.

Medienmitteilung ETH Zürich

FiBS-Studie belegt positiven Einfluss von Weiterbildung auf Innovation Die in der Reihe «FiBS-Forum» veröffentlichte Studie «Adult Education and Innovation» von Dieter Dohmen und Galiya Yelubayeva zeigt, dass die Teilnahme von Arbeitnehmern an beruflicher Weiterbildung einen signifikant positiven Einfluss auf wirtschaftliche Innovation besitzt. Voraussetzung ist dabei ein Arbeitsumfeld, das durch komplexe Aufgabenstellungen, eigenverantwortliche Entscheidungskompetenzen und Lernen am Arbeitsplatz gekennzeichnet ist. Weiterbildung allein wirkt sich nicht automatisch förderlich auf Innovation aus. Der Beitrag ist auf der Homepage des FiBS (www.fibs.eu) zu finden.

Für die wirtschaftliche Entwicklung eines Landes sind Innovationen ein entscheidender Faktor. Dies setzt jedoch Mitarbeitende voraus, die nicht nur eigenverantwortlich und kreativ handeln, sondern zugleich auch kontinuierlich ihre Kompetenzen weiterentwickeln. Bislang existieren allerdings nur wenige Untersuchungen dazu, ob und inwieweit Weiterbildung Auswirkungen auf die Innovationskraft eines Landes hat. Das FiBS hat diese Lücke nun geschlossen und eine Studie zu

dem Thema «Adult Education and Innovation» vorgelegt. «Die Studie belegt damit erstmals, dass Weiterbildung einen positiven Einfluss auf die Innovationsfähigkeit von Ländern hat», stellt Dieter Dohmen, der Direktor des Forschungsinstitut für Bildungs- und Sozialökonomie (FiBS) fest. «Bisher ging man davon aus, dass insbesondere die Arbeitsorganisation wichtig für Innovation ist. Wird diese komplexe und flexible Arbeitsorganisation aber durch Weiterbildung ergänzt, dann

verbessert sich der Erklärungsgehalt noch einmal deutlich». Das FiBS ist eine private, interdisziplinäre Forschungs- und Beratungseinrichtung sowie ein führender Think Tank und arbeitet seit 25 Jahren zu bildungs- und sozialökonomischen Themen auf deutscher, europäischer und weltweiter Ebene. Mit unterschiedlichen Fokussierungen betrachtet das Institut Bildungsbereiche und setzt sie zu sozialen, innovativen, digitalen und arbeitsmarktpolitischen Themen in Beziehung. Auf diese Weise trägt es zum Konzept des Lebenslangen Lernens bei. Medienmitteilung FiBS

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Bilder: MCH Messe Basel

VER ANSTALTUNGEN

Die angenehme Halle 7 der Expo Beaulieu in Lausanne bot der MCH Messe Schweiz genau das richtige Format für die zweite erfolgreiche Ausgabe der Ilmac Lausanne 2018. Damit konnte das im letzten Jahr gestartete Projekt, die Ilmac auch in der französischsprachigen Schweiz zu verankern, erneut mit grossem Echo wiederholt werden.

Ilmac Lausanne 2018 – ein Rückblick:

Analoge Plattform in digitalen Zeiten Die Ilmac Lausanne 2018 ging am Donnerstag, 4. Oktober, zu Ende. Die Besucherzahlen waren sehr erfreulich und lagen über den Erwartungen – knapp 1500 Fachbesucher nutzten die Chance, sich über die neusten Trends und Innovationen aus den Bereichen Chemie, Pharmazie und Biotechnologie zu informieren. Über 150 Aussteller präsentierten ihre Produktneuheiten in der Halle 7 der Expo Beaulieu. Eine offene und belebte Networking Zone sowie Fachvorträge rundeten das Format ab.

Die durchgehend positive Resonanz der Aussteller wird auch von Erstausstellern bestätigt. «Für uns ist die Ilmac Lausanne die ideale Gelegenheit, unser Wachstum in der Romandie voranzutreiben» sagt Marc Bürgi, Sales Manager bei der Chemgineering Technology AG. Auch Sophie Lintermans, Sales Manager bei Andrew Alliance, ist sich gewiss: «Ein tolles Setup und viele Besucher – wir sind zufrieden.» Für die Ilmac 2019 in Basel werden so bereits die Weichen gestellt. «Wir freuen uns, 2019 in Basel an diesen Erfolg anzuknüpfen», so Bürgi weiter. «Die digitale Welt baucht den analogen Treffpunkt», ist Michael Bonenberger, Exhibition Director der Ilmac Lausanne am zweiten Tag der Messe überzeugt. Er ist glücklich mit dem Verlauf der zweiten Aus30

gabe der Ilmac in der Westschweiz. Die Ausstellung zeigt, wie wichtig der französischsprachige Markt für die Schweizer Life-Science-Branche ist. «Die Ilmac Lau sanne ging in die zweite Runde und der Anmeldestand zeigte uns, dass wir auf dem richtigen Weg sind», so der Messeleiter.

Eine perfekte Ergänzung Die Ilmac Lausanne ist eine optimale Erweiterung zur Ilmac Basel, der wichtigsten Schweizer Fachmesse für Prozess- und Labortechnik, die vom 24. bis 27. September 2019 in Basel stattfinden wird. An der beinahe familiären und übersichtlichen Veranstaltung am Genfersee präsentierten sich über 150 Anbieter und Her-

steller aus der Chemie, Pharmazie und Biotechnologie. Rund 1500 Fachleute aus der Chemie- und Life-Science-Industrie nutzten die Gelegenheit eines Besuchs.

Starke Partner und aktuelle Themen In den von Riedo gesponserten Räumlichkeiten fand zudem das Forum der Ilmac Lausanne statt. Die Partner Schweizer Chemische Gesellschaft, BioAlps und die Swiss Biotech Association sorgten erneut für ein sehr gut besuchtes Vortragsprogramm mit hochwertigen Inhalten. In-house konnte in einem angenehmen Ambiente das im Eintrittspreis inbegriffene Mittagessen eingenommen werden. Ebenso ist der Networking-Apero ein traditio11/2018

VER ANSTALTUNGEN

nelle Treffpunkt am ersten Abend. Die nächste Ilmac Lausanne findet am 4. und 5. Oktober 2020 in der Expo Beaulieu Lausanne statt.

Erfolgreiche Kontaktpflege und interessante Produkte Einige Aussteller nutzten die Gelegenheit, Neuheiten in Lausanne zum ersten Mal dem Markt zu präsentieren. Eine Auswahl sei hier kurz vorgestellt: KNF Neuberger AG präsentierte die drehzahlgeregelte Membran-Vakuumpumpe N 920 G. Mit ihrem geräuscharmen Betrieb suche sie ihresgleichen auf dem Markt und werde insbesondere in Labors sehr geschätzt, erklärt Claude Rouge (www.knf.com). Sie hat eine Förderrate von 1,26 m3/h und erreicht ein Endvakuum von 2 mbar abs. Endress+Hauser (www.ch.endress. com) präsentierte den weltweit ersten selbstkalibrierenden Thermometer iTherm TrustSens für industrielle Anwendungen. Diese Erfindung trug dem Unternehmen gar den angesehenen Technologiepreis «Hermes Award» ein. Das Kompaktthermometer wurde speziell für hygienische und aseptische Anwendungen in der Lebensmittelindustrie und den Life Sciences entwickelt. Durch eine automatisierte, lückenlos rückführbare Selbstkalibrierung während der Produktion beseitigt der Sensor das Risiko von Nichtkonformitäten, was zu höchster Produktsicherheit und Prozess effizienz führt. Die sich im Privatbesitz befindende Unternehmung BioTek (www.biotek.ch) mit Sitz in Vermont stellte ihr vollautomatisiertes Mikroskop Lionheart FX vor. Das Gerät ist ein kompaktes Mikroskopiesystem für eine breite Palette von Bildgebungsworkflows. Eine automatisierte Bilderfassung, -verarbeitung, -analyse und -entwicklung sorgt für veröffentlichungsfertige Bilder und Daten. Semadeni (www.semadeni.ch) präsentierte an der Ilmac ihr Standbein «Laboreinrichtungen auf Mass». Ihre vollständig aus Kunststoff bestehenden Sonderanfertigungen kommen dort zum Zuge, wo Standardprodukte nicht genügen und eine besondere Beständigkeit gefordert ist. CEM (www.cem.de) zeigte sein EDGEExtraktionssystem, mit welchem Proben in 11/2018

nur fünf Minuten extrahiert werden. Das erlaubt ein sequentielles System für die schnelle automatisierte Lösemittelextraktion von bis zu 12 Proben. Druck und erhöhte Temperaturen führen dabei zu einer starken Beschleunigung der Reaktionskinetik. Stäubli (www.staubli.com) baute auf seinem Stand eine neue Kupplung ein, die sich für kleine Losgrössen und hoch toxische Medien eignet. Die Kupplung führt beim Entkoppeln eine vollständige Sterilisation des Kupplungskopfes durch und wird damit Prozessen in der Krebsmittelherstellung gerecht. Watson-Marlow Fluid Technology Group (www.wmftg.ch) präsentierte die neue Quantum Schlauchpumpe für Bioprozessanwendungen mit der patentierten ReNu SU (Single Use) Kassettentechnologie. Im Vergleich zu Membranpumpen halbiert sich bei diesem Gerät die Scherwirkung bei gleichbleibendem Förderstrom. Erlab (www.erlab.com) hat seine betriebliche Automation weiter ausgebaut und reinigt neu 400 Filter täglich. Damit kann die Firma weiterhin mit ihrem eigenen Wachstum gut Schritt halten und dem steigenden Anspruch auf Personalschutz im Markt gerecht werden, wie Manuel Marques erklärt. Metrohm (www.metrohm.com) war mit seiner neusten Erfindung in Lausanne anwesend: Omnis ist die voll integrierte Lösung für die Wassergehaltsbestimmung mit volumetrischer Karl-Fischer-Titration. Ausserdem zeigte das Unternehmen das robuste und zuverlässige portable Spektrometer für die Materialidentifikation und -verifikation, den Mira handheld Raman Analyzer. In der Version «Mira P» für die Pharmaindustrie kombiniert dieser die einfache Bedienung mit einem Maximum an Sicherheit und liefert Ergebnisse innerhalb von Sekunden. Hettich (www.hettich.ch) ist stolz auf seine selbstentwickelte Waschzentrifuge Rotolavit II, welche die tägliche Routine in den Labors von Transfusionseinrichtungen erleichtert. Neben der Kreuzprobe wird das Gerät auch für die Antikörpersuche und -differenzierung sowie zum Waschen der Zellen bei TB-Tests eingesetzt. Über den modernen Touchscreen sind bis zu 20 verschiedene Prozesse schnell und einfach programmierbar.

Das kostenlose In-house-Mittagessen bot zahlreiche Gelegenheiten für gute Gespräche und fachlichen Austausch.

Skan (www.skan.ch) führte ihr robotergestütztes Filterzustandsmessgerät vor. Dieses kann automatisch mit einem Roboterarm die endständigen Filter und Laminarflow-Einheiten überprüfen. Ausserdem präsentierte Skan seine Monmouth Circulaire. Der Labortisch-Filterabzug mit Frontscheibe, automatischer Luftgeschwindigkeitskompensation und Touch-ScreenTechnologie ist eine neue Generation in der Containment-Technologie. Diese gewährleisten die Einhaltung der COSHH-Vorschriften, geprüft nach BS7989: 2001. Füllstände von Flüssigkeiten in der Prozessindustrie einfach messen erfordert eine Messtechnik mit hoher Robustheit und minimalen Messtoleranzen, die sich flexibel in die Anlage integrieren lässt. Die Radarsensoren von Vega (www.vega. com), zum Beispiel der 80-GHz-Radarsensor Vegapuls 64 misst Flüssigkeiten mit optimierter Dynamik und Fokussierung. So kompensiert er in Prozessbehältern auch schwierigste Medien und Bedingungen, wie Anhaftungen, Kondensat oder Behältereinbauten. Tracomme (www.tracomme.ch) stellte den neusten Blockreaktor im Sortiment vor: Der Parallelreaktor Incentive des Herstellers TA Instruments eignet sich für alle chemischen Reaktionen wie beispielsweise Kristallisation, Löslichkeit, Proteinkristallisation, Synthesen und katalytische Vorgänge. Er ist speziell für die räumlich begrenzten Arbeitsbereiche in den modernen Laboratorien von heute konzipiert. 31

VER ANSTALTUNGEN

Life-Science-Stelldichein am Lac Leman

Impressionen der Ilmac Lausanne 2018

David Spichiger, Schweizerische Chemische Gesellschaft SCG (l.), Marta Gehrig und Michael Altorfer, Swiss Biotech Association, trafen sich anlässlich der Eröffnungsrede.

Juergen P. Feser (l.) und Matthias Veith, Vega Grieshaber KG

David Spichiger, Schweizerische Chemische Gesellschaft SCG, eröffnet zusammen mit Tobias Merz, Lonza, den zweiten Branchentreff in der Westschweiz.

Claude Joris, BioAlps, im Gespräch am Stand

Kaj Petersen (l.), Gerstel GmbH & Co. KG, und Winfried Röder, Gerstel Schweiz AG

Jean-François Roques und David Vonlanthen, Carbagas AG

Pascal Forestier, Socorex ISBA SA

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Bild: BioAlps

Bilder: Etel Keller und Jörg Signer

Einen Eindruck von der gelungenen zweiten Durchführung der zweitägigen Ilmac Lausanne mit 150 Ausstellern gibt der folgende Querschnitt:

Bild: MCH Messe Basel

VER ANSTALTUNGEN

Gérard Sottas, Nilfisk AG

Mitarbeitende von GMP SA, Renens und Fällanden sind vertieft in Kundengespräche.

An der Ilmac Lausanne kommt ein einheitliches Standbausystem, hier Shimadzu Schweiz GmbH, zum Zug, das in Modulen aufgebaut ist und mit dem recycl ebaren roten Teppich die gepflegte Stimmung unterstreicht.

Umut Aygül, CEM GmbH

Giuseppe Cirillo (l.), Philipp Weibel und Martin Stegmüller, Skan AG

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Stefan Graf, Mettler Toledo (Schweiz) GmbH

Rege Kundengespräche am Stand von Anton Paar

VER ANSTALTUNGEN

Christophe Arlettaz und Katia Lesfar, Metrohm Schweiz AG

Ioannis Papadimitriou, Hettich AG

Manuel Marques und Gaëtan Nardone, Erlab D.F.S. S.A.S., in Kundengespräche vertieft

Dominique Dafflon, Faust Laborbedarf AG

André Aegerter, Connectors Verbindungstechnik AG

Am Stand von Brechbühler Scientific Analytical Solutions betreuten Roger Simon, Richard Estebaranz und Philippe Mottay ihre Kunden der Romandie.

Thomas Schneider, Baumer Electric AG

Sonja Zorzetto, Carl Roth AG

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VER ANSTALTUNGEN

Eva Maria Maus und Yves Santa Eugenia, VTU Engeniering Schweiz AG

Victor Kürsteiner, Tracomme AG

Michael Bonenberger, Exhibition Director Ilmac Lausanne 2018

Erich Birrer, Waldner AG Laboreinrichtungen

Gerhard Schönenberger, Büchi Labortechnik AG

Alban Alili, Sebio GmbH, und Patrick Stahlberg, Tosh Bioscience GmbH

Waters GmbH von interessiertem Publikum umlagert

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Patrizia Jegge und Swen Balducci, Huberlab AG

VER ANSTALTUNGEN

Christian Scherrer, Weiss Technik AG

Marc Bertherin, Stäubli AG

Philippe Gehriger und Nils Karl, Semadeni AG

Yvan Zimmermann, Ester Sabiote und Alex Gasser, Endress+Hauser (Schweiz) AG

Gary Prescott, Yasmina Dib und Jürg Wetterwald, BioTek Instruments GmbH

Urs Diriwächter und Claudia Schukei, Bardusch AG

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VER ANSTALTUNGEN

Gabriel Polato, Ekaterina a Marca und Stefan Dätwyler, WatsonMarlow Ltd

Claude Rouge, KNF Neuberger AG

Das Unternehmen Promega GmbH wartete an der Ilmac Lausanne mit dem Tauschgeschäft Besucherdaten gegen Eiscrème auf.

Das offerierte Mittagessen kam gut an.

Zum Apéro erklang Jazz.

Die Ilmac Lausanne wurde an beiden Tagen mit sehr gutbesuchten Panelvorträgen ergänzt.

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Bilder: Messe Düsseldor f / C. Tillmann

VER ANSTALTUNGEN

Die Internationale Fachwelt der Industriearmaturen und Ventile trifft sich zum fünften Mal in Düsseldorf.

Valve World Expo 2018

Breites Technologiespektrum Ventiltechnik auf der Valve World Expo in Düsseldorf bewegt alle Branchen, in denen Ventile eingesetzt oder angewendet werden: Lebensmittel-, Life-Science, Pharma-, Marine- und Offshoreindustrie sowie Öl-, Gas- und Petrochemie. Mit rund 18 000 Quadratmetern und 650 Ausstellern aus 40 Ländern ist die 11. Internationale Fachmesse mit Kongress für Industriearmaturen, Valve World Expo, vom 27. bis 29. November 2018 ausgebucht. Erwartet werden rund 12 000 Fachbesucher an drei Messetagen.

Das gesamte Spektrum der Nummer 1 Messe für Industriearmaturen umfasst Armaturen, Armaturenkomponenten, Armaturenteilen, Stellantriebe und Stellungsregler, Ingenieurdienstleistungen und Software. Zur Valve World Expo kommen hauptsächlich europäische Unternehmen aus Grossbritannien, Italien, Spanien, der Türkei, Frankreich, den Niederlanden, Russland und Deutschland. Aus Übersee reisen Aussteller aus den USA, Indien, China, Südkorea und Taiwan zu Fachmesse und Kongress nach Düsseldorf. Belegt sind die Hallen 3, 4 und 5 des Düsseldorfer Mes-

segeländes. Der internationale Pumpengipfel Pump Summit findet ergänzend in der Halle 5 statt.

Konferenz findet parallel zur Ausstellung statt Parallel findet wieder die Valve World Conference statt – bewusst inmitten des Messegeschehens in der Halle 4. Hier treffen sich Hersteller, Händler und Endverbraucher von Industriearmaturen und Ventilen. Zu den rund 70 Vorträgen, Seminaren und Workshops werden 400 Teilnehmer zum Austausch über Innovationen aus dem dynamisch wachsenden Bereich der Ventiltechnik erwartet. Die Veranstaltungen öffnen täglich von 9.00 bis 18.00 Uhr.

Heilen helfen Die Medizinbranche erweist sich als Wachstumsmarkt. Ventile werden zu Lebensrettern – gleichzeitig steigen die Erwartungen an die Hersteller. Noch vor 60 38

Die Fachmesse Valve World Expo ist für diesen November ausgebucht.

Jahren starben zu früh auf die Welt gekommene Kinder durch Sauerstoffmangel bei einer noch unzureichenden Lungenfunktion. Heute sichert moderne Beatmungstechnologie das Leben dieser Kinder. Ventile machens möglich und helfen zu heilen. Doch die Anforderungen an die Hersteller nehmen deutlich zu. Nur beste 11/2018

VER ANSTALTUNGEN

Innovationsplattform, Branchentreffpunkt, Trendbarometer: Die Valve World Expo ist auch 2018 wieder die weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen. Ebenfalls wieder eingebunden ins Messekonzept sind mit Valve World Expo Conference und Pump Summit 2018 zwei weitere attraktive Besuchermagnete.

Hightech-Produkte haben auf dem Medizinmarkt eine Chance. Erfolgreich auf dem Medizinmarkt zu sein, ist für Ventilhersteller und andere Technologieanbieter lohnenswert. Trotz grosser Herausforderungen. Denn laut dem jüngsten Bericht von GTAI, U.S. Commercical Service, Eurostat/Spectaris, belief sich die Produktion von medizintechnischen Gütern 2015 weltweit auf 310 Milliarden US-Dollar. Davon entfielen knapp 38,8 Prozent auf die USA, gefolgt von China mit 12,2 und Deutschland mit 9,3 Prozent. Die Medizintechnikbranche gilt als besonders innovativ, wachstumsstark und zukunftsträchtig, betont der deutsche Bundesverband Medizintechnologie e.V.

Durststrecken überwinden mit Entsalzungsanlagen Generell ist das Potenzial für Unternehmen der Armaturen- und Ventilbranche enorm. So rechnet die ASCE (American Society of

Civil Engineers) in den nächsten beiden Jahrzehnten in den USA mit massiven Investitionen in den Wasserinfrastrukturbereich, in den rund eine Billion US-Dollar fliessen sollen. Einer von mehreren Schwerpunkten ist die Meerwasserentsalzung mit dem dazugehörigen Wassertransport. Handeln ist gefragt, schätzen Experten doch, dass der Bedarf an Wasser 2030 um etwa 15 Prozent höher sein wird als 2015. Dabei gilt Kalifornien zwar als der dynamischste Markt für Entsalzungsanlagen in den USA. Er ist aber weltweit gesehen nur einer von vielen für die Armaturen- und Ventilhersteller. Neue Anlagen boomen insbesondere im Nahen Osten. Dem trug bereits vor mehreren Jahren auch die Armaturenfabrik Franz Schneider Rechnung und gründete die Gesellschaft AS-Schneider Middle East FZE in Dubai. Die Staaten des Gulf Cooperation Council, einem Staatenbündnis der Golfstaaten, stehen unter Handlungsdruck. Bis 2020 sollen sie rund 140 Milliarden US-Dollar

investieren, um die wachsende Nachfrage nach Strom und entsalztem Meerwasser zu erfüllen. Vor allem Industriearmaturen, die überwiegend aus Sondermaterial bestehen, werden in den Anlagen verbaut. Auch Singapur setzt auf Meerwasserentsalzungsanlagen. Noch bis in die 1990er Jahren hinein importierte das Land sein Wasser vollständig aus anderen Ländern, ein Grossteil über Pipelines aus dem benachbarten Malaysia. Bis zum Auslaufen der bilateralen Verträge im Jahr 2061 plant Singapur, seine Abhängigkeit deutlich zu verringern.

Medienmitteilungen Valve World Kontakt Messe Düsseldorf GmbH Messeplatz D-40474 Düsseldorf +49 211 4560 01 info@messe-duesseldorf.de www.messe-duesseldorf.de

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11/2018

TERMINE

Kurse, Seminare, Workshops und Messen NOVEMBER 23.11.

27.11.

27.11. – 29.11.

28.11.

29.11.

Highlights in der GC/MS Ort: CH-Schlieren Veranstalter: Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3, CH-8952 Schlieren +41 44 732 31 31 kurse@brechbuehler.ch, www.brechbuehler.ch Basis: Von der Risikobewertung zum Managen der Risiken Ort: CH-Olten Veranstalter: PTS Training Service Am Freigericht 8, D-59759 Arnsberg +49 2932 51 477 info@pts.eu, www.pts.eu Valve World Expo Ort: D-Düsseldorf Veranstalter: Messe Düsseldorf GmbH Postfach 10 10 06, D-40001 Düsseldorf +49 211 4560 01 info@messe-duesseldorf.de, www.valveworldexpo.com Techniker-Schulung 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

Anwenderkurse zum Mikrowellenaufschluss Ort: D-Kamp-Lintfort Veranstalter: CEM GmbH +49 28 42 96 44 0 info@cem.de, www.cem.de

06.12.

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

11.12.

Anwendung von Risikoanalysen im GMP-Umfeld Ort: D-Freiburg im Breisgau Veranstalter: GMP-Experts Dipl.-Ing. Rudloff, Dr. Volkland GmbH, Kirchwiesenstrasse 5, D-67434 Neustadt/W. +49 6321 399 55 66 info@gmp-experts.de, www.gmp-experts.de

11.12.

Energy Day @ ETH 2018 Ort: CH-Zürich Veranstalter: ETH Zürich Hauptgebäude, Rämistrasse 101, 8092 Zürich info@esc.ethz.ch, www.ethz.ch

JANUAR 2019 15.01.

Analytik – Organisch Chemisch verstehen Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Provadis Novia - Chromatographieund Messverfahren GmbH Industriepark Höchst, Gebäude B845, E. 06, D-65926 Frankfurt am Main +49 69 305 439 43 info@provadis-novia.de, www.provadis-novia.de

17.01.

Von der chemischen Struktur zur HPLC-Methode Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Provadis Novia - Chromatographieund Messverfahren GmbH Industriepark Höchst, Gebäude B845, E. 06, D-65926 Frankfurt am Main +49 69 305 439 43 info@provadis-novia.de, www.provadis-novia.de

Feststoffanalytik – von der Laborprobe zum Analysenergebnis Ort: D-Kamp-Lintfort Veranstalter: CEM GmbH +49 28 42 96 44 0 info@cem.de, www.cem.de

DEZEMBER 2018 04.12.

04.12. – 05.12.

Basis: GMP im Labor Ort: CH-Olten Veranstalter: PTS Training Service Am Freigericht 8, D-59759 Arnsberg +49 2932 51477 info@pts.eu, www.pts.eu

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11/2018

FIRMEN BERICHTEN

Grundfos Pumpen AG feiert das 40-Jahr-Jubiläum

Traditionelle Werte, innovative Technik Die weltweit aktive Grundfos-Gruppe hat sich seit der Gründung im Jahr 1945 vom kleinen Maschinenunternehmen zum Weltmarktführer für Kreiselpumpen emporgearbeitet. Das Unternehmen gilt mit 19 000 Mitarbeitern, 83 Gesellschaften in 56 Ländern und einem Umsatz von 3,4 Milliarden Euro im letzten Jahr als eine der ersten Adressen im Pumpenmarkt.

In der Schweiz ist das Unternehmen seit 1978 vertreten. Durch sein dynamisches Wachstum entwickelte sich die Grundfos Pumpen AG auch in der Mitte Europas zum Full-Range-Anbieter für Pumpen und Pumpensysteme der Gebäude- und Industrietechnik, heute zudem im Segment Wasserwirtschaft. Vom Firmensitz in Fällanden aus, in unmittelbarer Nähe des Flughafens und der Stadt Zürich gelegen, werden die Kunden in der gesamten Schweiz in drei Landessprachen betreut. Heute beschäftigt Grundfos Schweiz zirka 50 Mitarbeitende in den Bereichen Verkauf, Service, Logistik und Finanzen. Geschäftsführer der Grundfos Pumpen AG ist Henrik Falck. Neben Verwaltung und Verkauf beherbergt das Gebäude in Fällanden einen Fabrikanbau, wo Montage- sowie Testeinrichtungen und ein grosses Lager untergebracht sind. Mit diesen integrierten Fähigkeiten ist Grundfos Schweiz eine wichtige Vertriebsgesellschaft der Unternehmensgruppe für den Wachstumsmarkt Schweiz. 2017 erwirtschaftete Grundfos Schweiz einen Umsatz von rund 40 Millionen Schweizer Franken. Hauptumsatzträger sind die klassischen Heizungspumpen, das breite Produktportfolio der CR-Hochdruckkreiselpumpen, Pumpen für Sekundärprozesse und Anlagen für die Wasserversorgung und -entsorgung. Elektronisch geregelte Produkte werden besonders nachgefragt. Gemäss Marktstudien (z. B. der GFK) gewinnt Grundfos in der Schweiz seit Jahren kontinuierlich Marktanteile in den Seg¹ Leiter Kommunikation und PR, Grundfos Pumpen AG, Fällanden

11/2018

Bilder: Grundfos Pumpen AG, Fällanden

Dirk Schmitz¹

Neben Verwaltung und Verkauf beherbergt das Headquarter der Grundfos Schweiz in Fällanden einen Fabrikanbau, wo Montage- sowie Testeinrichtungen und ein grosses Lager untergebracht sind (Gebäude vor Umbau).

menten Gebäudetechnik und Industrie. Der Bereich Wasserwirtschaft befindet sich im Aufbau.

Qualitätsservice braucht tiefgreifendes Know-how Grundfos verfolgt seit mehreren Jahren die grundsätzliche Strategie, kundennahe organisatorische Einheiten wie den Vertrieb, den Service und das Marketing grenz überschreitend in grösseren Einheiten zusammenzufassen. Für Deutschland, Österreich und die Schweiz (D-A-CH) bietet sich dies schon aus Gründen der gemeinsamen Sprache an. Die Services sind bereits entsprechend aufgestellt: In der Service-Organisation D-A-CH betreuen mehr als 90 Mitarbeiter

die Kunden in diesen drei Ländern. Das reicht dennoch nicht aus, um allen Service anforderungen zu genügen. Deshalb ist Grundfos am Markt zusätzlich mit einem flächendeckenden Netz aus kompetenten Servicewerkstätten und Autorisierten Servicepartnern (ASP) präsent.

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Diese Partner stehen für Qualität, Sicherheit und bestmöglichen Service – gewährleistet durch eine regelmässige Auditierung. Die Vorteile für den Betreiber: — kurze Reaktionszeiten im Servicefall durch regionale Nähe — hohe Verfügbarkeit und schnelle Lieferung wichtiger Ersatzteile — Inbetriebnahme und Wartungen vor Ort — autorisierte Gewährleistungsprüfungen. Zum Dienstleistungsangebot zählt auch ein Pump-Audit: Dabei wird der Energieverbrauch von Bestandspumpen untersucht und analysiert, ob sich der Austausch gegen modernere Technik rechnet. Ein Pump-Audit zeigt auf, wie ein Pumpensystem beziehungsweise deren Steue rung optimiert werden kann. Als Entscheidungsgrundlage erhält der Betreiber eine Dokumentation zu den Investitionskosten, den erwarteten Energieeinsparungen und zur Amortisationszeit. Für ein solches Pump-Audit gibt es auch einen politischen Aspekt: Die 2011 vom Schweizer Bundesrat verabschiedete Energiestrategie 2050 – bestehende Kernkraftwerke sollen am Ende ihrer Betriebsdauer stillgelegt und nicht durch neue ersetzt werden – bedeutet: Nach und nach müssen 40 Prozent Energieleistung ersetzt werden, ohne die Energieversorgung der Industrie zu gefährden. Die schweizerische Energieverordnung zielt deshalb darauf, ineffiziente Technik Schritt für Schritt vom Markt zu verbannen.

Geschäftsfeld Wasserwirtschaft länderübergreifend Das Geschäftsfeld «Water Utility» (Wasserversorgung, Abwasserentsorgung) ist eine gemeinsame Vertriebsorganisation für die D-A-CH-Länder Deutschland, Österreich und Schweiz. In dieser Organisation sind

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die Innen- und Aussendienstmitarbeiter der bisher nationalen Wasserwirtschafts-Vertriebsorganisationen und zudem das Vertriebsteam der Grundfos Arnold AG zusammengeführt. Das Ziel dieser länderübergreifenden Organisation ist die Schaffung eines Kompetenzzentrums für kommunale und industrielle Water-Utility-Lösungen im zunehmend internationalen Projektgeschäft. Die Mitarbeiter betreuen Kunden in klassischen Kerngeschäftsfeldern von Grundfos wie die Wassergewinnung aus Brunnen, das Aufbereiten von Trinkwasser im Wasserwerk einschliesslich Desinfektionslösungen sowie die Wasserverteilung im Netz. Nicht zuletzt fällt die Abwasseraufbereitung in Klärwerken mit Hilfe robuster Pumpen, Rührwerken und Strömungsbeschleunigern in dieses Geschäftsfeld. Mit ausgereiften und in der Praxis bewährten Pumpen und Systemen ist Grundfos hier einer der profiliertesten Anbieter. Die neue Organisation bietet Anlagenplanern, Ausrüstern und Anlagenbetreibern in Deutschland, Österreich und der Schweiz das komplette Spektrum an Water-Utility-Systemlösungen aus einer Hand. Generell zeigen nationale wie internationale Branchenstudien, dass im Markt der Wasserwirtschaft noch ein grosses Umsatzpotential schlummert. Da Pumpen hier meist Teil komplexer Anlagen sind, ist ein Systemanbieter wie Grundfos im Vorteil. Das Marktwachstum hängt von verschiedenen Faktoren ab, hauptsächlich von diesen: – europäische Richtlinien, wie z. B. hinsichtlich der Effizienz von Motoren und der Pumpen-Hydraulik – neue Prozesse der Wasser-/Abwasserbehandlung, z. B. das Abtrennen anthropogener Stoffe – Gesetzesverschärfungen, wie z. B. hinsichtlich von Legionellen-Grenzwerte – generell die Urbanisierung, die zu einem höheren Bedarf an Pumpwerken führt.

Von der analogen Pumpe zu digital-basierten Operations Die Digitalisierungsstrategie von Grundfos rüttelt das bisherige Verständnis über das Geschäftsmodell eines Maschinenbauers gehörig durch: «Produktentwicklung» in

Geschäftsführer der Grundfos Pumpen AG ist seit 2016 der Däne Henrik Falck.

der herkömmlichen Denk- und Vorgehensweise hatte die analoge Pumpe im Fokus – diese wurde gemäss einem zuvor erarbeiteten Lastenheft und den darin beschriebenen (zumeist umfangreichen) Funktionalitäten konzipiert. Nun steht für Grundfos nicht mehr nur die analoge Pumpe im Mittelpunkt, sondern die an den individuellen Kundenanforderungen orientierte spezifische Produktkonfiguration (Customizing), ergänzt durch neuartige digital-basierte Geschäftskonzepte (Digital Commercial Offerings). Pumpe 4.0 ist insbesondere ein Thema von Systemintegratoren, die eine Pumpe in ein Anlagenkonzept einzubinden haben – eine Zielgruppe, mit der Grundfos in Zukunft noch mehr als heute zu tun haben wird. Für diese Systemintegratoren stellt Grundfos nicht allein Hardware bereit, sondern vermehrt bereits realisierte und bewährte Softwarelösungen. Ziel ist es dabei beispielsweise, eine Gebäudetechnik- oder Industriepumpe in kürzester Zeit in ein Bussystem integrieren zu können – Programmierbeispiele kann sich der System integrator aus dem Netz herunterladen. Grundfos hat als Basis das Konzept der «iSolutions» entwickelt: Integrierte Pumpenlösungen und flexible modulare Systeme, bestehend aus Pumpen, Motoren und Antrieben, Steuerungs- und Sicherungsmodulen sowie Mess- und Datenübertragungseinheiten. Es ist ein ganzheitlicher Systemansatz, bei dem mit intelligenter 11/2018

FIRMEN BERICHTEN

der Grundfos Holding AG gehören der Poul-Due-Jensen-Stiftung, 12,1 Prozent der Gründerfamilie und 3,0 Prozent den Mitarbeitern. So hat das Unternehmen dauerhaften Bestand, kann nicht etwa von einem Fremdkonzern oder durch Investoren übernommen werden. Und es ist andererseits gewährleistet, dass ein Grossteil der Gewinne wieder in das Unternehmen reinvestiert wird. Allein 4 bis 5 Prozent des gesamten Konzernumsatzes werden jährlich für Forschungs- und Entwicklungsprojekte aufgewendet, was Grundfos Schweiz

in den vergangenen vierzig Jahren stets einen Innovationsvorsprung gegenüber dem Wettbewerb gesichert hat.

Kontakt Grundfos Pumpen AG Bruggacherstrasse 10 CH-8117 Fällanden +41 44 806 82 10 wasserwirtschaft@sales.grundfos.com www.grundfos.ch

Durch sein dynamisches Wachstum entwickelte sich Grundfos seit 1978 auch in der Schweiz zum Full-Range-Anbieter für Pumpen und Pumpensysteme der Gebäude- und Industrietechnik, heute zudem im Segment Wasserwirtschaft (Water Utilities).

MSR-Technologie ausgerüstete Pumpen und Systeme an die Gegebenheiten der jeweiligen Infrastruktur (Trinkwasser, Abwasser, Kühlung, Heizung) angepasst werden können, um eine optimale Förderleistung, einen hohen Gesamtwirkungsgrad und ein Höchstmass an Betriebssicherheit zu gewährleisten. Die Grundfos iSolutions-Cloud (GiC) ist eine vorgefertigte Online-Überwachungsund Steuerungsplattform, die rasch an Kundenbedürfnisse angepasst werden kann. Auf der GiC sind derzeit für Kunden aus dem Industriesektor zwei digital-basierte Geschäftskonzepte (Digital Commercial Offerings) realisiert: Der Grundfos-Condition-Monitor und die Chemicals-App. Betreiber aus dem Bereich Wasserwirtschaft finden innerhalb der Wastewater-Networks spezifische Angebote wie «Instandhaltung», «Fremdwassereintrag» und «Hochwasserwarnung». Mit dem Pumpen-Know-how seitens Grundfos und dem Anlagen-Know-how des Kunden lassen sich so gemeinsam in kürzester Zeit interessante Geschäftsmodelle für den Original Equipment Manufacturer oder Anlagenbauer entwickeln.

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FIRMEN BERICHTEN

Renovierte Räume an der Universität Basel

Chemielabors der neusten Generation Im Herbst 2017 konnte das Departement Chemie der Universität Basel die neuen Räumlichkeiten im Basler Rosentalareal beziehen. In einer Laborumgebung, in der auf höchstem Niveau geforscht wird, braucht es Installationen, die einwandfrei funktionieren. Bei der Medienversorgung der neuen Labors setzte die Universität deshalb auf die bewährten Systeme der H. Lüdi + Co. AG. Dank dem modularen Aufbau der Komponenten ist es möglich, rasch auf ändernde Anforderungen zu reagieren. Damit liessen sich Feinabstimmungen der Installationen in der Endphase des Bauprojektes flexibel und speditiv bewerkstelligen.

Praktikumsräume sowie die erforderlichen Ausweichflächen bis zur Fertigstellung der Baulichkeiten auf dem Campus «Schällemätteli».

Modernes Laborgebäude mit 6380 m² Gesamtfläche

Das Gebäude 1096 im Rosentalareal wurde ursprünglich im Jahr 1929 als dreigeschossiges Farblabor mit einem fünfgeschossigen Büroanbau erstellt und später auf sechs Geschosse aufgestockt. Vor dem Umbau für das Departement Chemie der Universität Basel war das Laborgebäude nicht mehr in Betrieb. Um eine zeitgerechte technische Infrastruktur und einen funktionellen Grundriss zu erhalten, wurde der Innenraum komplett entkernt und die gesamte Haustechnik neu erstellt. Die Dächer wurden saniert und einige Anpassungen im Aussenbereich wurden vorgenommen. Es entstanden insgesamt 160 Arbeitsplätze für insgesamt neun Forschungsgruppen mit 43 synthetischen

«Da die Mediensäulen modular aufgebaut sind, können wir auf ändernde Anforderungen sehr flexibel reagieren», sagt Franz Wermelinger, Head of Sales bei Lüdi.

Bilder: H. Lüdi + Co. AG

Um eine flexibel einsetzbare Versorgungsinfrastruktur zu erhalten, setzte die Uni Basel auf Mediensäulen von Lüdi.

Die Bauphase starte Anfang 2016 und ging bereits im Herbst desselben Jahres in den Ausbau des Gebäudes über. Im Sommer 2017 konnten die Räume bereits an die Nutzer zur Betriebseinrichtung übergeben werden. Auf einer Geschossfläche von insgesamt 6380 Quadratmetern sind 33 Standard- und Labornebenräume sowie zehn Speziallabors untergebracht, in denen analytische, biologische und chemische Arbeiten durchgeführt werden können. Die Labors müssen mit diversen Medien wie CO2, Stickstoff, Wasserstoff, Helium, Argon, Kühlwasser und Vakuum versorgt werden. Hinzu kommt die Versor-

und analytischen Labors und Auswertplätzen im Grossraumbüro.

Platz für nationalen Forschungsschwerpunkt Die neuen Laborräume dienen vor allem den Nationalen Forschungsschwerpunkt «Molecular Systems Engineering». Der Forschungsschwerpunkt wird vom Departement Chemie der Universität Basel und dem Departement für Biosysteme (D-BSSE) der ETH Zürich gemeinsam geleitet und hat zum Ziel, aus Molekülen kleinste künstliche Maschinen und Fabriken zu entwickeln. Die Universität Basel verfügt nun aber auch über die dringend benötigten

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FIRMEN BERICHTEN

gung mit Strom und dem IT-Netzwerk. Um eine robuste und flexibel einsetzbare Versorgungsinfrastruktur zu erhalten, setzte die Universität Basel auf die bewährten Mediensäulen der Firma H. Lüdi + Co. AG aus Regensdorf.

Projekts erwies es sich als sehr vorteilhaft, dass die Installationsarbeiten von Lüdi bereits in der Ausbauphase und nicht erst bei der Betriebseinrichtung der Nutzer vollzogen wurden», betont Architekt Tizian Brunetti.

Medienversorgung durch bewährte Systeme von Lüdi

Anpassungen in der Endphase speditiv umgesetzt

«Die Mediensäulen von Lüdi sind funktional und erfüllen die gestellten Anforderungen optimal», erklärt Valentin Köhler vom Departement Chemie der Universität Basel. «Die Komponenten von Lüdi stellten im Departement aber auch schon vor der Projektierung des neuen Laborgebäudes einen Standard dar», so Köhler. «Die Firma Lüdi geniesst in der Schweiz sowieso einen sehr guten Ruf», ergänzt er. Als Generalplaner leitete das Basler Architekturbüro Hirt Brunetti AG das Projekt von der Planung über die Ausführung bis zur Übergabe des Gebäudes an die Nutzer. Mit dem fachspezifischen Bereich der Laborplanung wurde die Laborplan GmbH in Therwil betraut. «Bei der Umsetzung des

«Teilbereiche der Systeme haben wir gemeinsam mit der Firma Lüdi erarbeitet», erklärt Brunetti und verweist insbesondere auf die Ausstattung der Labore mit mehreren Vakuumpumpen, die teilweise über die Mediensäulen bis in die Laborkapellen verrohrt wurden. «Lüdi hat uns in der Ausführungsphase bestens beraten», erläutert er und ergänzt: «Selbst kurzfristige Anpassungen und Zusatzbestellungen wurden speditiv bearbeitetet und umgesetzt.»

«Lüdi hat uns in der Ausführungsphase bestens beraten. Einzelne Systeme wurden gemeinsam erarbeitet», sagt Tizian Brunetti vom Architekturbüro Hirt Brunetti.

Modularität der Systeme bietet maximale Flexibilität «In der Endphase eines Projekts sind oft nochmals Feinabstimmungen nötig», sagt Franz Wermelinger, Head of Sales bei Lüdi. «Da die Mediensäulen modular aufgebaut sind, können wir auf sich ändernde Anforderungen sehr flexibel reagieren», erklärt Wermelinger. 134 Mediensäulen und liegende Medienkanäle, 30 Alsident-Ablufthauben und ein Vakuumnetz mit einer Verrohrung in der Gesamtlänge von 775 Metern stammen aus dem Hause der H. Lüdi + Co. AG. Insgesamt wurden von der Firma Lüdi Zuleitungen aus hochreinem Kupferrohr in einer Gesamtlänge von rund 4600 Metern verlegt. Die ersten Erfahrungen mit diesen Installationen sind durchwegs positiv. «In einer Laborumgebung, in der auf höchstem Niveau geforscht wird, braucht es Installationen, die

Die Mediensäulen von Lüdi können je nach Bedarf für verschiedene Medien wie Gas, Wasser, Elektrisch und Netzwerk ausgestattet werden.

einwandfrei funktionieren, denn jeder, der hier arbeitet, will sich voll und ganz auf seine Forschung konzentrieren», sagt Valentin Köhler. «Wegen der Praktikabilität und Stabilität werden die Systeme von Lüdi besonders geschätzt», betont er.

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Bild: Fotolia

PUBLIREPORTAGE

10-jähriges Firmenjubiläum

Wie der Name Sebio GmbH entstand Wie kam es zum Namen Sebio? Gefragt war zunächst eine einprägsame E-Mail-Domain – und diese wurde im Jahr 2008 gefunden. Der Name der Gründerfamilie und die Biotechnologie sollen enthalten sein. Dazu soll der Name zur Abbildung des Logos kurz und gut darstellbar sein.

Gesucht, gefunden: Die Wahl fiel auf Sebio GmbH, denn dieser Name umfasst die gewünschten Anforderungen. Am 6. November 2008 gründete Beatrice Senn-Müller das Unternehmen und ein halbes Jahr später übernahm Felix Senn das Geschäft und baute es zu einem erfolgreichen Handelsbetrieb in der Region Basel auf.

Inzwischen blickt Sebio GmbH auf ein sehr erfolgreiches Jahrzehnt zurück mit einem kontinuierlichen Wachstum und einer stetigen Weiterentwicklung hin zu einem professionellen Handelsunternehmen mit vier Mitarbeitern.

Wir sagen Dankeschön! Unseren Erfolg verdanken wir vor allem Ihnen – unseren Kunden und Lieferanten. Wir freuen uns, dass Sie uns Ihr Vertrauen geschenkt haben und sagen an dieser Stelle: Herzlichen Dank für Ihre Treue! Die Qualität unserer Arbeit konnten wir nur durch Kompetenz, Kontinuität und Kol46

Bild: Sebio GmbH

Ein Team mit Herz und Leidenschaft

Die Firmengründer Beatrice Senn-Müller (l.) und Felix Senn beim gemeinsamen Picknick zusammen mit den Firmenmitarbeitenden Alban Alili, Sales Manager, Daniele Di Girolamo, Kundenservice & Logistik und Unterstützung der Geschäftsführung, und der Tochter.

legialität gewährleisten und optimieren. Denn ein starkes Team kennzeichnet ein starkes Unternehmen. Deshalb gilt unser Dank vor allem auch unseren Mitarbeitenden, die stets unermüdlich und zuverlässig für Sie im Einsatz sind.

Kontakt Sebio GmbH Geissbrunnenweg 14 CH-4452 Itingen +41 61 971 83 44 info@sebio.ch www.sebio.ch

11/2018

UMWELT

Überschrittene Grenzwerte

Fluorid im Grundwasser von Indien

Viele indische Seen und Flüsse sind ver schmutzt. Daraus zu trinken, macht krank. Deshalb pumpen immer mehr Menschen in Indien immer grössere Mengen an Was ser aus der Tiefe – vermeintlich sauberes Grundwasser. Aber vielerorts ist auch die ses belastet, und zwar mit Fluorid. Zu viel davon schadet der Gesundheit und ruft bei Betroffenen Wachstumsstörungen, Zahnschäden und Knochendeformationen hervor. Grösstenteils gelangt Fluorid durch natür liche Verwitterung in den Untergrund und reichert sich so im Grundwasser an. Ab einer Konzentration von 1,5 Milligramm pro Liter spricht die Weltgesundheitsorga nisation WHO von einer kritischen Menge. Nun haben Forschende der Eawag um den Geophysiker Joel Podgorski in Zusam menarbeit mit Fachleuten aus Indien auf gezeigt, dass auf dem asiatischen Subkon tinent rund 120 Millionen Menschen in Gebieten wohnen, wo das Grundwasser diesen Grenzwert überschreitet.

Über 13 000 Fluoridmess daten als Ausgangslage Um das Ausmass der fluoridbelasteten Grundwasservorkommen in Indien zu er mitteln, haben die Forschenden anhand von 13 000 vorhandenen Fluoridmessda ten ein Computermodell entwickelt. Diese Daten sammelten Mitarbeitende des indi schen Central Ground Water Board zwi schen 2013 und 2015 im ganzen Land. Ins Modell flossen zusätzlich Informationen über die Geologie, Topografie, Temperatur und Niederschlagsmengen. Daraus ent stand ein geostatistisches Vorhersagemo dell, das aufzeigt, wo auf dem asiatischen Subkontinent die Gefahr gross ist, dass die Grenzwertkonzentration von Fluorid im Grundwasser überstiegen wird. 10/2018

Bild: Fotolia

Fluorid kommt natürlicherweise im Grundwasser vor. In geringen Mengen ist das kein Problem, doch in Indien übersteigt die Konzentration vielerorts den für die Gesundheit unbedenklichen Grenzwert. Betroffen sind über hundert Millionen Menschen, schätzen Forschende der Eawag aufgrund von neuen Computermodellen.

Eine Frau in Indien pumpt Wasser aus einem Brunnen. Vielerorts ist die Gefahr hoch, dass das Grundwasser mit Fluorid belastet ist.

Demnach befinden sich vor allem im Wes ten und Süden des Landes viele Gebiete, die mutmasslich fluoridvergiftetes Wasser fördern. Dieses Resultat kombinierten die Forschenden mit aktuellen Bevölkerungs zahlen und berechneten, dass fast jede zehnte Person in Indien von zu hohen Flu oridkonzentrationen betroffen sein könnte. Geophysiker Podgorski betont, dass die Karte nicht direkt zur Bestimmung von si cheren und unsicheren Brunnen dienen kann, dafür sei sie zu wenig hoch aufge löst. Aber die Gefahrenkarte erlaubt den örtlichen Behörden, in den Risikogebieten gezielte Analysen durchzuführen.

Angereichertes Arsen ist ein zusätzliches Problem Nicht nur Fluorid, sondern auch geologisch angereichertes Arsen ist im indischen Grundwasser ein grosses Problem. Des halb möchten die Forschenden ebenfalls eine Gefahrenkarte für diese Substanz er stellen. «Mit einer Gefahrenkarte allein ist

natürlich noch niemandem geholfen, doch die Behörden haben dadurch eine äus serst wichtige Grundlage für zielgerichtete Untersuchungen sowie zur Entwicklung von zukünftigen Wasserstrategien», sagt Podgorski. Originalpublikation Joel Podgorski, Pawan Labhasetwar, Dipankar Saha and Michael Berg, «Prediction modeling and mapping of groundwater fluoride contamination throughout India», Environmental Science and Technology (2018); DOI: https://doi.org/10.1021/acs. est.8b01679 Kontakt Joel Podgorski Eawag Überlandstrasse 133 CH-8600 Dübendorf +41 58 765 5760 joel.podgorski@eawag.ch www.eawag.ch

VERFAHRENSTECHNIK

Kleine spezifische Mengen bestellen

Profitabel arbeiten trotz geringer Margen Bei der Produktion kleiner Chargen spielt Effizienz eine entscheidende Rolle. Hier hilft beim Unternehmen MTN Neubrandenburg GmbH die Informationstechnologie. Sie bildet die gesamte Wertschöpfungskette ab und sorgt so für mehr Flexibilität, weniger Fehler und sichere Entscheidungen.

Bilder: CSB-Systems AG

Das Unternehmen MTN Neubrandenbrug GmbH gehört in Europa zu den Top-3-Herstellern von Dialysekonzentraten. Auch international ist MTN sehr erfolgreich, der Exportanteil liegt bei 50 Prozent. Das Erfolgsrezept: Während die Konkurrenz ihre Prozesse weitgehend automatisiert hat und auf Massenproduktion setzt, können Kunden bei MTN auch kleine Mengen für patientenspezifische Zusammensetzungen bestellen. «Wir beliefern mehr als 200 Debitoren regelmässig auch mit kleinen Mengen. Damit das bei margenschwachen Produkten wirtschaftlich und sicher funktioniert, haben wir mit dem CSB-System fast alle Geschäftsprozesse optimiert», so die Geschäftsführerin Irmtraud Steinert.

IT sorgt für Effizienz und Sicherheit

Bei der Prüfung im Labor finden sowohl die Wareneingangskontrollen als auch die Inprozessund Endkontrollen statt. Eine Authentifizierung durch den Mitarbeiter ist zwingend notwendig.

Moderne Technik statt Papierberge, Echtzeitinformationen statt manueller Datenerfassung: Mit dem CSB-System hat MTN die Zeichen auf digitale Zukunft gestellt. Im Rohstofflager und bei der Containerverwaltung arbeiten die Mitarbeiter heute mit mobilen Datenerfassungsgeräten, die mit dem ERP-System kommunizieren. Das geht schneller und ist weniger fehleranfällig, da es keine Medienbrüche gibt. Besonders deutlich werden die Vorteile in der Kommissionierung, wo es heute laut Projektleiterin Doris Wenselowski praktisch fehlerfrei zugeht. Basis des Ganzen sind Barcodes mit Losnummern, die schon am Wareneingang vergeben werden und die den Rohstoff während des Herstellungsprozesses bis zum fertigen Produkt begleiten. Auch in der Chargierung ist die Umstellung von analog auf digital weit fortgeschritten. An speziellen Industrie-PCs, den CSBRacks, gibt das CSB-System pro Rezeptur genau vor, welche Mengen verwendet

werden dürfen. Bei der Einwaage prüft das System automatisch, ob die Rohstoffe den Qualitätsstatus «Frei Produktion» haben. Geprüft werden auch prozessbezogene Daten wie pH-Wert und Dichte.

Integriertes Laborinformationssystem Bei der Inprozesskontrolle werden wichtige Qualitätsparameter erfasst und softwareseitig gegen die vorgeschriebenen Grenz werte geprüft. Für jedes abgefüllte Gebinde erzeugt das System am Ende ein Etikett mit Angaben zu Produkt, Charge, Verfallsdatum sowie den Inhaltsangaben. Die Informationen sind in 31 Sprachen hinterlegt und werden je nach Stücklistenvariante angedruckt. Jede Palette erhält zum Abschluss ein NVE-Etikett, über das sich die Produkte zurückverfolgen lassen. Als validierte ERP-Software dokumentiert das CSB-System bei MTN alle operativen

Die Informationen für die Etiketten sind in 31 Sprachen hinterlegt und werden je nach Stücklistenvariante angedruckt.

Prozesse, die regulatorisch wichtigen Aufzeichnungen werden im Dokumentenmanagement revisionssicher archiviert. Die strengen Qualitätskontrollen nach «Good Manufacturing Practice» (GMP) und deren Dokumentation wickelt MTN produktions11/2018

Für DreiteilBerstscheiben und Zwei-WegeBerstscheiben.

Immer die richtigen Zahlen zur Hand: Standardauswertungen liefern auf Knopfdruck wichtige KPIs wie Absatzstatistiken, Produktivitätskennzahlen oder Lagerverbräuche.

Kennzahlen für rasche Entscheidungen Damit Irmtraud Steinert in jeder Situation die richtigen Entscheidungen treffen kann, braucht die Unternehmenslenkerin gutes Zahlenmaterial. Absatzstatistiken bezogen auf Artikel, Zeitraum und Kunden, Produktivitätskennzahlen, Liefertreue, Bestände und Lagerwerte – für fast jeden Key Performance Indicator hat sie heute Standardauswertungen zur Verfügung. Jeden Montag erfolgt in einer SQL-Abfrage der Abgleich zwischen dispositivem Lagerbestand mit der aktuellen Auftragssituation und den Informationen aus der Produktion. Waren solche Analysen früher mit viel Aufwand verbunden, hat die Geschäftsführerin heute alles Wichtige in drei Minuten auf ihrem Bildschirm. «So merke 11/2018

ich sofort, ob wir die Produktion hochfahren oder weitere Kapazitäten in der Kommissionierung bereitstellen müssen.»

Kontinuierlicher Verbesserungsprozess Ein gutes Projektteam bilden, bei den Stammdaten beginnen und dann schrittweise alle Prozesse optimieren: Das ist eine zentrale Empfehlung, die Irmtraud Steinert und Doris Wenselowski geben, wenn man sie nach Lehren aus dem Enterprise-Resource-Planning-Projekt befragt. Irmtraud Steinert fügt hinzu: «Wir fragen uns immer, wo wir hinwollen, wie wir besser und kostengünstiger arbeiten können und welche Lösung das CSB-System bietet.» Bald sollen die mobilen Applikationen in weiteren Bereichen zum Einsatz kommen, beispielsweise in der Produktion. Ein Upgrade der Finanzbuchhaltung wurde ganz aktuell bereits durchgeführt. Kontakt CSB System AG Schweiz Gäustrasse 52 Postfach 35 CH-4703 Kestenholz +41 62 389 89 89 info.ch@csb.com www.csb.com

Die Zwei-Wege-Berstscheibe sichert Tanks und Behälter gegen unzulässige Über- und Unterdrücke ab. Auch mit integrierter Signalisierung erhältlich.

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begleitend mit dem integrierten Qualitätsmanagement und Laborinformationssystem ab. Ein typischer Vorgang ist die Prüfung im Labor. Hier finden sowohl die Wareneingangskontrollen als auch die Inprozess- und Endkontrollen statt. Für jede Probe erzeugt die Software zum Beispiel Prüfpläne, Prüfparameter, Toleranzen. Eine Authentifizierung durch den Mitarbeiter ist zwingend notwendig. Bei eventuellen Abweichungen bleibt die betroffene Charge gesperrt.

Die bewährte Dreiteil-Berstscheibe ist eine ideale Wahl für die Absicherung von Prozessüberdrücken. Vakuumfest und für Wechseldruckbelastungen geeignet.

VERFAHRENSTECHNIK

Schweiz und Europa

Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm Phosphor ist als Düngerrohstoff notwendig für unsere Nahrungssicherheit und wird grossmehrheitlich in der Schweiz importiert. Im Jahr 2016 führte die Schweiz als erstes Land weltweit eine verbindliche Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm und Tier- und Knochenmehl ein, um eine bessere Versorgungssicherheit zu erreichen. Aktuell werden verschiedene Recyclingtechnologien im Rahmen von Demonstrationsprojekten in der Schweiz und im Verbund mit Europäischen Partnern im Projekt «Phos4You» geplant und umgesetzt.

Anders

Phosphor ist ein nicht substituierbarer Rohstoff, dessen Verfügbarkeit als global relevanter Engpass für die Düngung und die Nahrungsmittelversorgung identifiziert wurde. Europa hat eine Importabhängigkeit von über 90 Prozent in Bezug auf mineralischen Phosphor. In der Folge wurde Phosphatgestein von der Europäischen Kommission im Jahr 2014 zu einem kritischen Rohstoff eingestuft. Gleichzeitig wird heute eine Menge von 15 Prozent des europäischen Phosphorbedarfs als Bestandteil von Klärschlamm und dessen Asche entsorgt. Technologien, welche die Rückgewinnung von pflanzenverfügbarem, mineralischem Phosphor aus dem Abwasserstrom ermöglichen, haben sich bereits im grosstechnischen Massstab bewährt. Eine umfassende Phosphorgewinnung, die ein effizientes Recycling der wertvollen Ressource auf europäischer Ebene ermöglicht, muss jedoch noch etabliert werden. Deutschland hat gesetzlich in 2017 die Auflagen für die Pflicht zur Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm festgeschrieben. Auf EU-Ebene sollen mit der Düngerverordnung voraussichtlich ab dem Jahr 2021 Recyclingmaterialien wie zum Beispiel Phosphor aus Aschen, Fällungsprodukte wie Struvit oder organische Komponenten wie Gärreste auf gleicher Ebene wie die traditionellen Düngerrohstoffe zugelassen werden. Diese können einzeln oder zusammen nach einem harmonisier¹ Fachhoschule Nordwetschweiz ² Phos4You-Koordinatorin, Lippeverband

Bild: AVA Altenrhein

Nättorp ¹, Maurice Jutz ¹, Marie-Edith Ploteau ²

Flugaufnahme Abwasserverband Altenrhein.

ten Regelwerk verarbeitet werden, womit konforme Materialien den Produktestatus (End-of-Waste) erlangen.

Schweiz als Vorreiter in der Phosphorrückgewinnung Im Jahr 2016 führte die Schweiz als erstes Land weltweit eine verbindliche Phosphor rückgewinnung aus Klärschlamm (rund 200 000 Tonnen Trockensubstanz); mit einem Potential von rund 6000 Tonnen Phosphor pro Jahr, sowie aus Tier- und Knochenmehl mit einem Potential von rund 1500 Tonnen Phosphor pro Jahr ein. Mit einer Übergangsfrist von 10 Jahren soll der Phosphor, der heute fast zu 100 Prozent deponiert wird, dank diesen neuen Verfahren rezykliert werden, um zum Beispiel Mineraldüngerimporte in der Grössenordnung von rund 4000 t P/Jahr zu ersetzen.

Für eine erfolgreiche Umsetzung ist die Mitwirkung aller Akteure entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Abwasser- und Entsorgungswirtschaft bis zur Düngemittelindustrie, die Landwirtschaft und die Lebensmittelindustrie unerlässlich. Das Phosphornetzwerk Schweiz ist ein branchenübergreifendes Netzwerk, dass von der Hochschule für Life Sciences, FHNW mit der Unterstützung von Verbänden und in Zusammenarbeit mit kantonalen und eidgenössischen Behörden dazu beitragen will, die Zusammenarbeit unter diesen Akteuren zu unterstützen. Angebote des Phosphornetzwerk Schweiz: – Zusammenstellung von aktuellen Informationen zu Technologien, Kosten, Recyclingprodukten, Markt, Umweltauswirkungen und Gesetzgebung, siehe www.pxch.ch. 11/2018

VERFAHRENSTECHNIK

Name (Kontakt) Prinzip

Produkt

Mögliche Anlagengrösse

Thermische Behandlung von Asche als Düngerrohstoff Klärschlamm in Drehrohr ofen bzw. Wirbelbett

5000–40 000 t TS Klärschlamm

Phos4Life (Kt ZH) Aschelaugung gefolgt von Phosphorsäure Aufreinigung mit Flüssig-flüssig-Extraktion

15 000–100 000 t Asche

Euphore (ERZO) Pyrophos (CTU)

Sepholix (CIMO)

Aschelaugung gefolgt von Fällung mit Kalkmilch

ZAB (Bazenheid) Ansäuerung von Klärschlamm-, Tier-und Knochenmehlasche mit Phosphorsäure

5000 t Asche, Calciumphosphat für Dünger eventuell mehr Triplesuper10 000–15 000 t phos-phat (oder Asche NPK-Dünger (NPK=Stickstoff, Phosphor, Kali))

Abwasserreinigung in Altenrhein

neuen Düngemittelprodukte erarbeitet. In der letzten Projektphase werden Phosphorrecyclingansätze in ländlichen und urbanen Regionen modellhaft entwickelt.

Demonstrationsprojekte für Phosphorrückgewinnung in der Schweiz (TS = Trockensubstanz)

Partner Fallstudien

– Organisation von Informationsveranstaltungen zu aktuellen Entwicklungen und ausgewählten Themen im Bereich Phosporrecycling. – Kooperation und Austausch mit den Akteuren im Europäischen Raum – Begleitung und Unterstützung von Projekten Aktuell laufen in der Schweiz fünf grosstechnische Demonstrationsprojekte mit Hinblick auf die Umsetzung (siehe Tabelle oben).

1. Lippeverband 2. Emschergenossenschaft 3. Universität Lüttich 4. Veolia, IRSTEA 5. Glasgow Caledonian Universität (GCU) 6. Veolia, Universität Highlands and Islands 7. Veolia, Cork Institut für Technologie, GCU, Scottish Water

Phosphorrückgewinnungs lösungen für Nordwesteuropa Das Projekt «Phos4You» (www.nweurope. eu/phos4you) will demonstrieren, dass die Rückgewinnung von Phosphor aus Ab-

wasser für grosse und kleine Kläranlagen machbar ist. Sieben Demonstrationsprojekte für Phosphorrückgewinnungstechnologien werden ab Herbst 2018 unter realen Bedingungen in Betrieb gehen, siehe untenstehende Tabelle. Darüber hinaus soll der Nutzen von sekundärem Phosphor in der Düngemittel-Wertschöpfungskette aufgezeigt werden, um so den Phosphorkreislauf durch Recycling zu schliessen. Dafür werden Phosphorrezyklate aus den Demonstrationsprojekten der Düngemittelindustrie zur Verfügung gestellt. Mögliche Kombinationen der rezyklierten Materialien mit Standardmineraldüngern werden getestet. Um die Wirksamkeit der Phosphorrezyklate einheitlich zu bewerten, wird ergänzend ein EU-weiter Standard zur Qualitätsbewertung der

Verfahren

Prinzip

Ort

1. Tetraphos

Saure Phosphorextraktion aus Klärschlamm asche

Werdohl, DE

2. EuPhoRe

Thermochemische Klärschlammbehandlung

Dinslaken, DE

3. PulsE

Säureextraktion teilgetrocknetem Klärschlamm

Lüttich, BE mobile Anlage

4. Struvia

Bioversäuerung von Klärschlamm und Fällung

Lille, FR

5. Mikroalgen Dezentrale Phosphorelimination

Schottland

6. FiltraPhos

Dezentrale Phosphoradsorption Krustentier gehäuse

Schottland

7. Struvia

Dezentrale Fällung von Phosphor

Irland, Schottland

Demonstrationsprojekte von «Phos4You» in Europa

11/2018

Das Phos4You-Projekt inklusive die Grundleistungen von Phosphornetzwerk Schweiz wird durch das Interreg V B NWE Programm finanziert.

Kontakt Dr. Anders Nättorp und Prof. Maurice Jutz Hochschule für Life Sciences Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW Hofackerstrasse 30 CH-4132 Muttenz +41 61 228 55 21 anders.naettorp@fhnw.ch www.fhnw.ch Marie-Edith Ploteau Phos4You-Koordinatorin Lippeverband Brüderweg 2 D-44135 Dortmund +49 231 91 510 ploteau.marie-edith@eglv.de www.eglv.de

Bilder: TÜV Süd

WERKSTOFFE

Montage von Korrosionsproben in einer Chemieanlage.

Kostspielige Überraschungen vermeiden

Korrosion überwachen Das Auslagern von Korrosionsproben ist eine Methode der Anlagenüberwachung. Werkstoffe sind einfach im laufenden Betrieb zu prüfen. Betreiber haben so die Möglichkeit, Korrosion an Bauteilen frühzeitig zu erkennen, Gegenmassnahmen zu ergreifen und damit Kosten für Instandhaltungen zu senken.

Helga Leonhard 1 Die in Chemieanlagen verwendeten Bauteile aus nichtrostendem Stahl sind durch ihre Passivschicht gut vor Korrosion geschützt. Dass trotzdem Schäden durch Korrosion entstehen, ist auf Produktionsbedingungen zurückzuführen, welche die eingesetzten Werkstoffe an die Grenze ihrer Beständigkeit führen. Dazu zählt in erster Linie eine erhöhte Belastung durch Chloride. Diese können die schützende Passivschicht auf nichtrostendem Stahl örtlich stören und damit lokale Korrosionsangriffe auslösen. Verstärkt wird der Effekt durch niedrige pH-Werte. Loch-, Spannungsriss- oder Spaltkorrosion an Rohren, Behältern oder Komponenten von Rührerwerken können die Folge sein. Flächenkorrosion tritt gleichmässig an der Oberfläche auf und ist in der Regel gut zu kontrollieren. Ganz anders ist es bei den lokalen Korrosionsangriffen: Sie sind we1

TÜV Süd Chemie Service GmbH

sentlich kritischer für die Anlage – meist, weil sie in ihrem Ausmass unterschätzt werden. So ist die Tiefe einer Stelle mit Lochkorrosion in der Regel grösser als ihr Durchmesser, was die visuelle Prüfung von betriebsbeanspruchten Bauteilen deutlich erschwert.

Monitoring leicht gemacht Benötigt wird eine einfach zu handhabende Überwachung, die lokale Korrosionsangriffe, kritische Bedingungen für die Werkstoffe und drohende Schäden an Bauteilen der Chemieanlage frühzeitig aufdeckt. Das Auslagern von Korrosionsproben erfüllt diese Anforderungen. Sämtliche Werkstoffe können im laufenden Betrieb geprüft und Alternativen mitgetestet werden. Für das Betriebspersonal ist der Aufwand sehr gering. Er ist begrenzt auf den Einbau des Halters mit den Werkstoffproben. Zur Erleichterung der Montage beziehungsweise Demontage liefert TÜV Süd Chemie Service fertig konfigurierte Basisprobenhalter, auf denen

Rohr aus nichtrostendem Stahl mit Chloridbedingter Spannungsrisskorrosion.

nach Kundenanforderung zuvor gewogene und klar gekennzeichnete Korrosionsproben elektrisch isoliert montiert werden. Diese Basisprobenhalter sind sehr einfach mit einer mitgelieferten korrosionsbeständigen Schraube an einem im Betrieb angeschweissten Adapter zu befestigen. Verfügbar sind Adapter aus rostfreiem Stahl oder einer Nickelbasislegierung. 11/2018

WERKSTOFFE

Montage an kritischen Stellen Wichtig ist, für das Auslagern von Korrosionsproben die Stellen in der Anlage zu identifizieren, an denen die grössten Belastungen für den Werkstoff zu erwarten sind. Das sind beispielweise Orte mit höchstem Chloridgehalt, höchster Temperatur oder grösster Strömungsgeschwindigkeit. Denn hier ist die Gefahr für lokale Korrosionsangriffe besonders gross. Häufig kann der Anlagenbetreiber auf Erfahrungswerte zurückgreifen, die das Lokalisieren potentieller Auslagerungsstellen in der Anlage erleichtern. Alternativ können aber auch Rohrleitungs-Instrumenten-Fliessschemata (RI-Diagramme) verwendet werden. Für das Einbringen der Korrosionsproben in die Anlage gibt es Erfahrungen mit zahlreichen Standardkonstruktionen. Dazu zählen beispielsweise Probenmontagen auf Blindflanschen, Zwischenflanschmontagen im Rohr, Befestigungen mit einer Schelle auf einer Rührerwelle oder um ein Einleitrohr sowie Montagen auf rückziehbaren Systemen. Auf Kundenwunsch können auch Sonderanfertigungen erstellt werden.

Auswahl des Werkstoffs und Probenvorbereitung Hat die Korrosionsprobe als einzige Aufgabe die Überwachung, so muss der Werkstoff dem des Bauteils entsprechen. In der Regel ist es nicht notwendig, die gleiche Werkstoffcharge zu benutzen. Alle Werkstoffe sind in Probenform herzustellen und für das Auslagern geeignet – auch Proben mit gehärteten Oberflächen, einer Beschichtung, Spaltproben, geschweisste Proben oder Email. Essentiell ist, Proben zu verwenden, deren Oberflächen nach der Auslagerung gut zu bewerten sind. TÜV Süd Chemie Service verwendet daher immer Probenstreifen, deren Oberfläche auf mindestens einer Seite glatt genug ist, um auch kleinste lokale Korrosionsangriffe identifizieren zu können. Zum Auffinden Chlorid-bedingter Spannungsrisskorrosion muss die Oberfläche vor dem Auslagern scharf angeschliffen werden. Damit werden Zugspannungen eingebracht. Rechenförmige Probenhalter erlauben die Parallelbefestigung verschiedener 11/2018

Elektrisch isolierte und auf einem Probenhalter montierte Korrosionsproben zur Verschraubung an einem in der Anlage angeschweissten Adapter.

Beispielmontagen: Korrosionsrechen an einer Schelle (links), Montage auf einem Blindflansch (Bildmitte) und Korrosionsrechen (rechts).

Verschiedene Arten von Korrosionsproben. Von links nach rechts: normal, geschliffen, geschweisst, Spaltproben und Email. Die meisten Werkstoffe vom unlegierten Stahl bis zum Tantal sind vorrätig.

Proben, damit beispielweise auch alternative Werkstoffe unter Praxisbedingungen mitgetestet werden können.

Korrosionsprobe zeigt Zustand des Bauteils Für mindestens zwei Wochen werden die Werkstoffproben ausgelagert. Danach wird der Probenhalter vom Betrieb ausgebaut und an das TÜV Süd-Korrosionslabor geschickt. Dort wird auf Basis des Masseverlustes der Probe die Korrosionsgeschwindigkeit des Werkstoffs berechnet. Zudem ist lokale Korrosion in Form von Loch-, Spannungsriss- oder Spaltkorrosion visuell aufzufinden. Durch Messung der Tiefe des Angriffs wird das Ausmass von Loch- und Spaltkorrosion ersichtlich. Um Spannungsrisskorrosion sichtbar zu machen, werden die Probenstreifen gebogen. Während der Auslagerungsperiode entstandene Risse weiten sich so auf und sind schliesslich gut sichtbar. Auch Beläge und Korrosionsprodukte auf der Probe können analysiert werden. Als Ergebnis erstellt TÜV Süd Chemie Service einen Bericht oder ein Zertifikat. Die Experten verfügen über langjährige Erfahrung im Umgang mit Korrosion in Chemieanlagen. Sie unterstützen bei allen Fragen zur Werkstoffauswahl, übernehmen

das Monitoring bis hin zur Schadensanalyse und die Erstellung von Gutachten.

Mehr Klarheit für Betreiber Die Anlagenüberwachung mit Korrosionsproben senkt das Risiko für ungeplante Stillstände und aufwendige Instandsetzungen. Betreiber steigern damit die Verfügbarkeit, Produktivität und Sicherheit ihrer Anlagen und sparen gleichzeitig Kosten ein. Darüber hinaus leistet die Korrosionsüberwachung einen wichtigen Beitrag zur vorausschauenden Instandhaltung. Die Ergebnisse sind zudem gut nutzbar als Ergänzung zu den gesetzlich vorgeschriebenen Inspektionen. Kontakt Dr. Helga Leonhard Prüfingenieurin Materials Eng. & Testing TÜV Süd Chemie Service GmbH Industriepark Höchst Gebäude B 598 D-65926 Frankfurt am Main +49 160 7047 660 helga.leonhard@tuev-sued.de www.tuev-sued.de/chemieservice

LITERATUR

Chemoinformatics – Basic Concepts and Methods This essential guide to the knowledge and tools in the field includes everything from the basic concepts to modern methods, while also forming a bridge to bioinformatics. The textbook offers a very clear and didactical structure, star ting from the basics and the theory, before going on to pro vide an overview of the me thods. Learning is now even easier thanks to exercises at the end of each section or chapter. Software tools are ex plained in detail, so that the students not only learn the necessary theoretical back ground, but also how to use the different software packa ges available. The wide range of applications is presented in the corresponding book Applied

Chemoinformatics – Achie vements and Future Opportuni ties (ISBN 9783527342013). For Master and PhD students in chemistry, biochemistry and computer science, as well as providing an excellent introduc

tion for other newcomers to the field. Johann Gasteiger is Professor emeritus of Chemistry at the University of Erlangen-Nu remberg, Germany and the co-founder of «Computer-Che mie-Centrum». He has recei ved numerous awards and is a member of several societies and editorial boards. His re search interests are in the de velopment of software for drug design, simulation of che mical reactions, organic syn thesis design, simulation of spectra, and chemical informa tion processing by neural net works and genetic algorithms. Thomas Engel is coordinator at the Department of Chemistry and Biochemistry of the Lud wig-Maximilians-Universität in

Munich, Germany. He received his academic degrees at the University of Würzburg. Since 2001 he is lecturer at various universities promoting and es tablishing courses in scientific computing. He is also a mem ber of the Chemistry-Informa tion-Computer section (CIC) of the GDCh and the Molecu lar Graphics and Modeling So ciety (German section). Engel, Thomas / Gasteiger, Jo hann (Herausgeber), «Che moinformatics – Basic Con cepts and Methods», 1. Aufla ge August 2018, 608 Seiten, Softcover, Wiley-VCH, Wein heim ISBN: 978-3-527-33109-3.

Quelle: Wiley-VCH

Leitfaden zu Handschutzvorschriften und -normen Honeywell hat einen kostenlo sen technischen Leitfaden zu den wichtigsten Vorschriften und Normen veröffentlicht, die Sicherheitsfachkräfte verste hen und einhalten müssen, um zu gewährleisten, dass die Hände der Arbeitnehmer ge schützt sind. «Wichtige Verord nungen und Normen, die beim Schutz der Hände zu be achten sind» konzentriert sich vor allem auf die jüngsten und bevorstehenden Änderungen der Normen für Schutzhand schuhe, insbesondere im Zu sammenhang mit Chemikali enschutz. «Es gibt eine Vielzahl von Rechtsvorschriften zum Schutz der Arbeitnehmer vor Arbeits unfällen und Gesundheitsschä den, einschliesslich Schäden aus Gefahrenquellen wie zum 54

Beispiel Chemikalien. Darüber hinaus existieren viele Nor men, welche die Prüfverfahren beschreiben, die von den Her stellern durchzuführen sind, bevor Schutzhandschuhe auf den Markt gebracht werden», erklärt Stéphanie Quilliet von Honeywell Industrial Safety. «Der neue technische Leitfa den von Honeywell hilft Fach leuten im Bereich Gesundheit und Sicherheit, die wichtigsten Normen und Vorschriften zu ermitteln, die bei der Auswahl des Handschutzes gegen spe zifische Risiken zu beachten sind, insbesondere wenn Ar beitnehmer mit Chemikalien arbeiten müssen.» Im Anschluss an die Darstel lung der Rechtsvorschriften für die Kennzeichnung von Che mikalien und der PSA befasst

sich der Leitfaden mit den wichtigsten Normen, die für Schutzhandschuhe gelten, die zum Schutz der Hände bei be stimmten Anwendungen ge testet werden. Besonderes Au genmerk gilt den jüngsten Än derungen der EN-374, der wichtigsten Norm für Chemika lienschutzhandschuhe, darun ter auch die Art und Weise, wie Schutzhandschuhe nach ihrer

Fähigkeit, gegen bestimmte Chemikalien zu schützen, kate gorisiert werden. Der Leitfaden schliesst mit weiteren wichtigen Normen. Dazu zählen beispielsweise Normen für Kälte- und Hitze schutzhandschuhe, Handschu he, die Schutz vor ionisieren der Strahlung bieten und Normen für elektrostatisch ableitfähige Handschuhe. Unter folgendem Link kann ein kostenloses Exemplar des technischen Leitfadens «Wich tige Verordnungen und Nor men, die beim Schutz der Hände zu beachten sind» he runtergeladen werden: https:// hwll.co/Handschutzvorschrif ten. Quelle: Medienmitteilung Honeywell 11/2018

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 Kurt Bächtold Chemietechnologe alle Termine online Siegfried AG, Daniel Müller anschauen: Bodenackerstrasse 15F Untere Brühlstrasse 4 www.cp-technologe.ch CH-4334 Sisseln CH-4800 Zofingen +41 79 688 08 91 +41 62 746 10 71 praesident@cp-technologe.ch weiterbildung@cp-technologe.ch

SEKTION AARGAU Sektionsveranstaltung – Ein altes Handwerk besucht

Bilder: Marcel Dürr

Am Freitag, 10. August, besuchten einige Mitglieder der Sektion Aargau die Gerberei Friderich in Zofingen. Kurt Friderich, selbst Mitglied der Sektion und gelernter Chemikant, führte durch seinen Betrieb. Von der Rohfellannahme bis zum fertigen Fell oder Leder wurde dieses sehr alte Handwerk den Teilnehmenden ausführlich vermittelt. Am Anfang des Leders oder des Fells steht das Rohfell, das auf die weiteren Prozesse vorbereitet wird. Der Betriebsinhaber erläuterte, auf was es bei den unterschiedlichen Häuten der verschiedenen Tiere ankommt. So sei die Haut einer

Gerbebetrieb.

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Kuh anders zu behandeln als die Haut eines Elefanten oder eines Bären. Das vorbereitete Fell wird danach in riesigen Trommeln aus Holz gegerbt und mit diversen Chemikalien versetzt. Hierzu braucht es das enorme Fachwissen des Gerbers, nötigenfalls wird auch mal eine Kostprobe genommen, um den richtigen Endpunkt zu bestimmen. Danach werden die gegerbten Felle getrocknet. In weiteren Schritten wird das Fell nun mechanisch bearbeitet, damit es weich und schmiegsam wird. Die Haare werden gebürstet respektive aufgearbeitet, so dass schlussendlich

Aufbereitung der Rohfelle.

Verkauf der gegerbten Ware.

ein schönes Fell entsteht. Die alten Maschinen in der Gerberei zeugten von viel Geschichte. Manche der Maschinen sind Eigenerfindungen von Kurt Friedrich oder sie wurden aus anderen Verwendungszwecken so umgebaut, dass sie optimal den Bedürfnissen des Gerberhandwerks entsprechen. Kein Wunder konnte Kurt diese Anpassungen vornehmen, hatte er doch in seiner Lehrzeit als Gerber auch Mechanik als Hauptfach. Als eine von noch insgesamt zwei Gerbereien in der Schweiz geht diesem Betrieb die Arbeit

nie aus. Bis ein Fell hergestellt ist, vergeht rund eine Woche, in welcher schon kleinste Fehler zu unschönen Ergebnissen führen können. Mit einem Apéro und Imbiss ging diese sehr interessante Führung über einen aussterbenden Beruf zu Ende. Schön, dass es noch ein solch altes Gewerbe gibt, bei welchem selbst Personen, die gegen Fell- und Pelznutzung sind, sehen können, wie dies nachhaltig und mit viel Liebe produziert wird. Marcel Dürr, Ausbilder, Aprentas 55

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Jahren im Labor bewähren. Sämtliche Produkte sind zentral in der Schweiz eingelagert und auch in Kleinmengen sofort lieferbar. Eine Übersicht bieten der aktuelle Gesamtkatalog, der kostenlos erhältlich ist, sowie der Webshop (www. semadeni.com/webshop). Neben den Standardartikeln ist Semadeni auch Ansprechpartner für massgeschneiderte Produkte aus Kunststoff. In zwei eigenen Werken fertigt die Semadeni-Gruppe Kunststoffprodukte im Spritzgussverfahren, im Blasformverfahren und in der manuellen Kunststoffbearbeitung. So realisiert Semadeni insbesondere auch Abdeckungen, Auffangwannen, Laborkapellen und Spültische vollständig auf Mass in den eigenen Werken.

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Multi-Talente auf Binder-TV zu sehen

Die Konstantklimaschränke von Binder sind Multitalente. Lernen Sie die Vorteile der kleinen und grossen Kraftpakete anhand unserer neuen Videoanimation kennen. Wollten Sie nicht schon immer einmal einen Binder-Konstantklimaschrank von aussen und von innen kennenlernen? Jetzt haben Sie die Möglichkeit, schauen Sie sich einfach unser neues Video an. Klimaschränke, auch Klimaprüfschränke genannt, erfüllen beste Bedingungen für Stabilitätstests diverser Materialien. Sie simulieren verschiedene Temperatur- und Feuchtewerte langfristig unter konstanten Bedingungen. Auch für Photostabilitätstests mit ICH konformer Beleuchtung hat Binder Produktlösungen. Konstantklimaschränke kommen immer dann zum Einsatz, wenn es um die langfristige Prüfung von Materialverhalten geht. Dort werden sie für

Stresstests, Alterungstests, langzeitstabile Tests nach ICH Richtline Q1A oder Phototabilitätstests gemäss ICH Q1B verwendet. Binder bietet neben einem enormen Variantenreichtum flexible Lösungen für Wasser- und Abwassermanagement und weitere Highlights an. Einen Überblick hierzu, auch über die neuen Konstantklimaschränke der Solid.Line, bekommen Sie in unserem aktuellen Video.

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Auf dem Weg zum Labor für die Hosentasche

BASF präsentierte den Infrarotdetektor «Hertzstück», der das Potential hat, ein Smartphone in ein Labor für die Hosentasche zu verwandeln. Der gezeigte Prototyp eines Miniaturspektrometers ermöglicht es beispielsweise Konsumenten, den Fettgehalt von Quark zu ermitteln. Entwickelt wurde der innovative Nahinfrarotsensor für Wellenlängen von 1–3 μm vom Start-up Trina miX. Die patentierte ultra-dünne Verkapselung der funktionalen Halbleiterschicht ist sehr stabil und schützt den Sensor vor Umwelteinflüssen wie Wasser und Sauerstoff. Die Untersuchung von Lebensmitteln mit dem eigenen Smartphone erfolgt in wenigen Sekunden und ohne das Produkt zu beeinträchtigen. In bestimmten Fällen sind mit dem Nahinfrarotsensor auch Messungen durch eine Verpackung hindurch möglich, aber gerade für unverpackte

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oder zubereitete Lebensmittel erscheint der Ansatz besonders sinnvoll. Über den Bereich der Ernährung hinaus lassen sich für den Hertzstück-Detektor viele weitere Anwendungsmöglichkeiten denken. Dabei kann es um den Feuchtigkeitsgehalt der Haut zur Auswahl von passender Kosmetik, den Wirkstoffgehalt von Medikamenten oder sogar um den Naturfasergehalt von Möbelstoffen gehen. «Hertzstück» ist eine Marke der TrinamiX GmbH, einer ausgegliederten und vollständig im Besitz der BASF SE befindlichen Tochtergesellschaft, das 2015 in Ludwigshafen gegründet wurde. Das Team um Hertzstück vereint Experten aus unterschiedlichen Fachgebieten wie Chemie, Physik, Material- und Ingenieur-Wissenschaften. Sie bieten sowohl standardisierte als auch auf Kundenwünsche zugeschnittene Produkte aus dem Gebiet der Infrarot-Detektion. Darüber hinaus verfügt TrinamiX noch über ein zweites Standbein mit innovativen Sensorsystemen zur Abstandsmessung, die unter dem Markennamen XperYenZ angeboten werden. Weitere Informationen finden sich unter www.trinamiX.de und www.hertzstueck.de.

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PRODUKTE

24/7-Hochdurchsatz – schnellste Schwefel- und Stickstoff-Analyse der Welt

24 Stunden Dauerbetrieb, 163 Proben, ohne Aufsicht und auf kleins-

tem Raum: So arbeitet der «compEAct», ein für die petrochemische Industrie entwickelter Stickstoff- und Schwefelanalysator von Analytik Jena. Nachweisstärke, Messgeschwindigkeit und Probendurchsatz des compEAct sind konkurrenzlos. Industriekunden, die das Gerät bereits testen konnten, sind begeistert und sparen schon jetzt nachweislich Zeit und Analysekosten. Das Gerät hat einen sehr geringen Platzbedarf und arbeitet nahezu selbständig. Aufwändige Schulungen für das Laborpersonal sind nicht nötig. Ein schlankes, selbsterklärendes User Interface macht es möglich, dass auch unerfahrene

Langjährige Erfahrung in Laborprojekten nutzen

Seit nunmehr 50 Jahren ist eine der Kernkompetenzen von Huberlab die komplette Einrichtung von neuen Labors. Die Spezialisten des Schweizer Laborfachhandels analysieren Ihre Bedürfnisse, unterstützen bei der Planung und beraten bei der Auswahl der entsprechenden Produkte. Die Firma Huberlab offeriert Qualitätsprodukte von anerkannten Herstellern und stellt sicher, dass Huberlab-Kunden damit für heutige und künftige Applikationen optimal gerüstet sind. Fachgerechte Installation sowie ein verlässlicher After-Sales-Service sind selbstverständlich – damit sich diese lange an der neuen Ausstattung erfreuen können. Bei der «Hardware» hört der Huberlab-Service nicht auf. Kunden von

Huberlab erhalten ausserdem ein umfassendes Portfolio an Laborverbrauchsmaterial und sämtliche Chemikalien, die sie täglich im Labor benötigen – und das alles aus einer Hand. Die ökonomischen Überlegungen dürfen natürlich nicht zu kurz kommen. Nicht zuletzt durch langjährige Lieferantenbeziehungen ist Huberlab in der Lage, Top-Qualität zu überzeugenden Preisen zu liefern. Kunden können sich noch in diesem Jahr interessante Konditionen in auf ihre individuellen Bedürfnisse zugeschnittenen Rahmenvereinbarungen sichern und zusätzliche Ersparnisse realisieren. Huberlab liefert auf Abruf an die gewünschte Verwendungsstelle, bevorratet individuelle Produkte und zeigt gerne beeindruckende Potenziale auf.

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Nutzer schnell lernen, mit dem System umzugehen. Der compEAct kommt vollständig kalibriert und mit einer vorinstallierten ASTM-Methodenbibliothek. Innerhalb weniger Stunden nach Lieferung ist das System betriebsbereit. Vorbei ist die Zeit, in der Servicetechniker tagelang einen Analysator konfigurieren und einrichten mussten. Die Bedienung erfolgt über ein komfortables Multi- Touch-Display direkt am Gerät. Ist ein Mitarbeiter nicht in unmittelbarer Nähe des compEAct, lassen sich die Analyseergebnisse und der Betrieb des Systems per Smartphone überwachen. Die Kombination

aus einfacher Handhabung, Hochdurchsatz und selbständigen Betrieb macht den compEAct zum idealen Stickstoff- oder Schwefelanalysator für petrochemische Labore mit einem hohen Probenaufkommen und hohen Effizienzstandards.

Analytik Jena AG Konrad-Zuse-Strasse 1 D-07745 Jena +49 36 41 77 70 info@analytik-jena.de www.analytik-jena.de

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Bei der Kalibrierung wird die Genauigkeit von pH-Messergebnissen direkt von den verwendeten Pufferreferenzmaterialien beeinflusst. Die Firma Spetec liefert dazu die notwendigen Pufferlösungen und -substanzen von Inorganic Ventures für die Kalibrierung und Kontrolle von pH-Messgeräten. Die farbigen pH-Standards mit pH 4, 7 und 10 sind nach ISO Guide 34 und ISO 17025 zertifiziert und ergänzen die ebenso zertifizierten, farblosen pH-Standards zwischen pH 1,68 und 12. Auch individuelle pH-Standards sind auf Anfrage erhältlich. Die Gebinde sind mit der TCT-Technologie von Inorganic Ventures verpackt, die die Vorratshaltung erleich-

tert und die Genauigkeit der Konzentrationsangaben sichert. Erst nach dem Öffnen des Beutels beginnt die ausgewiesene Haltbarkeitsdauer des Standards. Sie können dadurch bis zu fünf Jahre gelagert werden. Zudem sind die Referenzstandardproben NIST-rückführbar und unter Berücksichtigung von ISO 9001, ISO 17025 und ISO Guide 34 hergestellt.

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