ChemieXtra 6/2023

Die Transformation hat begonnen

Ich staune immer wieder, wie die Privatwirtschaft die Zügel selbst in die Hand nimmt und sich ohne politischen Zwang modernisiert. So ist kürzlich ein namhafter Spezialist für Mess- und Automatisierungstechnik der «Science Based Targets Initiative» beigetreten, die auf Reduktion und nicht auf Kompensation von Emissionen setzt. Das Unternehmen will in den nächsten Monaten eine Klimastrategie ausarbeiten, die konkrete Zwischen ziele auf dem Weg zu Netto-Null definiert. Dass dies nicht nur heisse Luft ist, zeigen seine betriebsumfassen den Pläne, welche auch die Dekarbonisierung sämtlicher Lieferketten einbeziehen. Darüber hinaus soll ein menschenrechtliches und umwelt bezogenes Risikomanagementsystem eingeführt werden, um Risiken intern und bei Lieferanten frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden.

Was die Transformation von Unternehmen hinsichtlich den Klimazielen angeht, richtet der Präsident des Bundesarbeitgeberverbandes Chemie in Deutschland sein Augenmerk auf die Zeit, die drängt: «Die Weichen werden bis 2025 gestellt», sagt er. Damit meint er die Weichen für den Erfolg oder Misserfolg einer Firma und betont zwei Aspekte: die Gewichtung von Management-Entscheidungen und die politischen Rahmenbedingungen, die in den nächsten zwei Jahren geschaffen werden.

Natürlich ist die deutsche chemische Industrie mit überdurchschnittlichen Herausfor derungen konfrontiert. Trotzdem gilt dieses Augenmerk auch für einige Branchen in der Schweiz. Der Wandel zu einer umweltschonenderen Wirtschaft verlangt hochspezialisierte Profile; und um diese Talente zu gewinnen, müssen Arbeitgeber attraktiver werden. Die Rede ist von einer klaren Firmenmarke, flexiblen Arbeitsmodellen – auch in der Produktion – sowie einer zeitgemässen Führungs- und Kommunikationskultur.

Die Weitsichtigen haben offensichtlich begriffen, dass sich verantwortungsbewusstes Handeln nicht nur auszahlen wird, sondern zur wirtschaftlichen Notwendigkeit geworden ist. Zweifellos ist ein «Return on Investment» nicht die nächste Woche zu erwarten, aber Kundinnen und Konsumenten beziehen die sogenannte Nachhaltigkeit zunehmend bei ihren Kaufentscheidungen ein. Zeigen Hersteller intern und in ihrem Zuliefernetz auf, unter welchen Bedingungen sie ihre Produkte herstellen, erhöht dies nicht nur ihre Glaubwürdigkeit, sondern erleichtert auch Zertifizierungen.

Apropos Augenmerk, in dieser Ausgabe starten wir mit einem Fokus zum menschlichen Auge. Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre!

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Luca Meister redaktion@sigwerb.com

FOKUS

Wie unser Sehen beginnt

Forschende am Paul Scherrer Institut haben den molekularen Vorgang entschlüsselt, der als Allererstes im Auge abläuft, wenn Licht auf die Netzhaut trifft.

CHEMIE

Erstmalig Tunnelreaktion beobachtet

Physiker an der Universität Innsbruck haben zum ersten Mal eine quantenmechanische Tunnelreaktion, die theoretisch auch exakt beschrieben werden kann, experimentell beobachtet.

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BIOWISSENSCHAFT

Von Muschelaugen inspirierte Objektive

Neurowissenschaftler der Universität Zürich haben neuartige Objektive für die Lichtmikroskopie entwickelt, die statt Linsen Spiegel nutzen.

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

LABOR

Weicher Wurmroboter

Forschende an der Universität Freiburg haben sich von Regenwürmern inspirieren lassen und einen Softroboter entwickelt, der in der Lage ist, in kleine Hohlräume vorzudringen.

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MEDIZIN

So gelangen Medikamente ins Blut

Zyklische Peptide eignen sich als potenzielle Medikamente. Dank Computersimulationen wissen Forscher, wie diese Verbindungen in biologische Zellen eindringen.

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VERANSTALTUNGEN

Chemspec Europe mit Besucherzuwachs

Es war die bisher grösste ihrer Ausgaben: Die 36. internationale Fachmesse für Fein- und Spezialchemie fand am 24. und 25. Mai in Basel statt.

Vorstufe

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13. Jahrgang (2023)

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Labore sehen sich zunehmend konfrontiert, ihre Prozesse zu automatisieren. Ein neues Tool soll die Laborautomatisierung einfacher und flexibler gestalten.

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FORSCHUNGSWELT

Ein neues Pigment: Böhnisch-Blau

Es basierte alles auf einem Unfall im Labor: Zufällig entdeckten Mitarbeitende an der FH Münster ein neues Blaupigment, das durch seinen aussergewöhnlichen Farbton besticht.

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UMWELT

Anstieg ozonzerstörender Chemikalien

Eine neue Studie hat ergeben, dass die Emissionen von fünf ozonabbauenden Chemikalien zwischen 2010 und 2020 rapide angestiegen sind. Anlass zur Sorge?

VERFAHRENSTECHNIK

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Biochemie

Wie unser Sehen beginnt

Forschende am Paul Scherrer Institut haben den molekularen Vorgang entschlüsselt, der als Allererstes im Auge abläuft, wenn Licht auf die Netzhaut trifft. Die Vorgänge, die in einem Bruchteil einer billionstel Sekunde ablaufen, sind die Voraussetzung dafür, dass wir sehen können.

Es ist nur eine winzige Veränderung eines Proteins in unserer Netzhaut: Diese Änderung findet innerhalb einer unglaublich kleinen Zeitspanne statt und ist der Auslöser dafür, dass wir Licht wahrnehmen und sehen. Dies ist auch der einzige vom Licht abhängige Schritt. Was genau nach der allerersten billionstel Sekunde der visuellen Wahrnehmung passiert, haben Forschende nun mithilfe des Schweizer Freie-Elektronen-Röntgenlasers «Swissfel» am PSI untersucht. Die Studie ist im Fachjournal Nature erschienen.

Im Mittelpunkt des Geschehens steht unser Lichtrezeptor, das Protein Rhodopsin. Im menschlichen Auge wird es von spezi -

alisierten Sinneszellen hergestellt, den Stäbchenzellen, die Licht wahrnehmen. In der Mitte des Rhodopsins ist ein kleines geknicktes Molekül gebunden: Retinal, Abkömmling des Vitamin A. Trifft Licht auf das Protein, absorbiert Retinal einen Teil der Lichtenergie. Blitzschnell verändert es dann seine dreidimensionale Gestalt. Der Schalter im Auge wird so von «Aus» auf «Ein» umgelegt. Daraufhin läuft eine Kaskade von Reaktionen ab, die letztendlich damit endet, dass wir einen Lichtblitz wahrnehmen.

Mit fallender Katze vergleichbar

Was aber passiert im Detail, wenn sich Retinal von der sogenannten «11-cis-Form» in die «All-trans-Form» umwandelt? «Ausgangspunkt und Endprodukt der Retinalumwandlung sind schon lange bekannt,

aber noch nie hat jemand in Echtzeit beobachtet, wie genau die Veränderung am Sehpigment Rhodopsin abläuft», sagt Valérie Panneels, Wissenschaftlerin im Forschungsbereich Biologie und Chemie am PSI.

Panneels vergleicht das Geschehen mit einer Katze, die mit dem Rücken voran vom Baum fällt und am Ende unbeschadet auf ihren Füssen landet. «Die Frage ist: Welche Zustände nimmt die Katze während ihres Falls ein, also während sie sich vom Rücken auf den Bauch dreht?»

Wie die PSI-Forschenden herausfanden, beginnt die Retinal-Katze sich zuerst mit ihrer Körpermitte zu drehen. Der «WowEffekt» war für Valerie Panneels der Moment, als sie realisierte, was ausserdem passiert: Das Protein nimmt einen Teil der Lichtenergie auf, um sich kurzzeitig minimal aufzublähen − «ähnlich wie unser

Brigitte Osterath ¹

Retinalumwandlung: Noch nie wurde in Echtzeit beobachtet, wie genau die Veränderung am Sehpigment Rhodopsin abläuft. (Bild: Envato)

Brustkorb, der sich beim Einatmen ausdehnt, um sich kurz darauf wieder zusammenzuziehen.»

Während dieses «Aufatmens» verliert das Protein vorübergehend den grössten Teil seines Kontakts zum Retinal, das in seiner Mitte sitzt. «Retinal ist an seinen Enden zwar noch immer über chemische Bindungen ans Protein gebunden, aber es hat nun Platz genug, um sich zu drehen.» Das Molekül ähnelt in dem Moment einem Hund, der nur locker angeleint ist und einen Satz macht.

Kurze Zeit später zieht das Protein sich wieder zusammen und hat auch sein Retinal erneut fest im Griff, jetzt aber mit einer anderen, eher verlängerten Form. «So schafft das Retinal es, sich zu drehen –ganz unbehelligt von dem Protein, in dem es steckt.»

Eines der schnellsten Naturereignisse

Die Umwandlung des Retinals von der geknickten 11-cis-Form in die verlängerte Alltrans-Form dauert nur eine Pikosekunde, also ein millionstel Teil einer millionstel Sekunde. Damit ist es einer der schnellsten Vorgänge in der Natur überhaupt. So schnelle biologische Vorgänge lassen sich mit einem Freie-Elektronen-Röntgenlaser wie dem Swissfel aufzeichnen und analysieren. «Der Swissfel erlaubt uns, grundlegende Prozesse unseres Körpers − wie den Sehprozess − im Detail zu studieren», sagt Gebhard Schertler, Leiter des PSI-Forschungsbereichs Biologie und Chemie und gemeinsam mit Valérie Panneels Letztautor der Studie.

In Analogie mit der Katze wäre das so, als würde man deren Fall mit einer Hochgeschwindigkeitskamera filmen. Allerdings: Die Swissfel-Kamera filmt sogar noch Milliarden Mal schneller. Auch gehört bei Grossforschungsanlagen etwas mehr dazu, als auf den Auslöseknopf zu drücken. So verbrachte Doktorand Thomas

Gruhl, später Postdoktorand am Institute for Structural and Molecular Biology in London, Jahre damit, eine Methode zu entwickeln, um hochqualitative Rhodopsinkristalle zu gewinnen, welche höchstaufgelöste Daten lieferten. Nur mit diesen war es schliesslich möglich, die nötigen Messungen am Swissfel und − vor dem Bau des Swissfel − am Freie-ElektronenRöntgenlaser «Sacla» in Japan durchzuführen.

Dieses Experiment zeigt erneut, wie bedeutsam der Swissfel für die Forschung in der Schweiz ist. «Wir werden mit ihm wahrscheinlich noch viele andere Fragen lösen», sagt Gebhard Schertler. «Unter anderem entwickeln wir Methoden, um auch dynamische Prozesse in Proteinen zu untersuchen, die normalerweise nicht mit Licht aktiviert werden.» Die Forschenden machen solche Moleküle künstlich lichtaktivierbar: Entweder verändern sie die Bin -

So wird den Sehvorgang in Gang gesetzt: Das Molekül 11-cis-Retinal nimmt ein Lichtquant auf und lagert sich zum all-transIsomer um. (Bild: RicHard-59, CC BY-SA 3.0)

dungspartner entsprechend oder aber sie mischen Proteine mit Bindungspartnern im Kristall so schnell, dass sie sich am Swissfel untersuchen lassen. In jedem Fall ist es auch hier komplizierter, als nur die Kamera auf eine vom Baum stürzende Katze zu richten.

www.psi.ch

PSI-Forscherin Valérie Panneels reinigt das rote Protein Rhodopsin, um es später am FreieElektronen-Röntgenlaser «Swissfel» zu untersuchen. (Bild: Scanderbeg Sauer Photography)

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Augenheilkunde

Katarakt-OP: Effizienter und sicherer

Oertli Instrumente arbeitet mit der Hochschule Luzern an neuen Instrumenten, die Katarakt-Operationen sicherer und effizienter machen. 1,5 Millionen Mal im Jahr wird die im Volksmund als Grauer Star bezeichnete Krankheit mit Instrumenten des Rheintaler Unternehmens weltweit durchgeführt.

Der Graue Star trübt die Linse des Auges. Wird Krankheit nicht behandelt, kann sie schlimmstenfalls zur Erblindung führen. Doch eine sogenannte Katarakt kann operiert werden: Rund 15 Millionen Mal wird diese Operation weltweit jedes Jahr durchgeführt. Dabei wird die eingetrübte Linse im Auge zerkleinert und entfernt, worauf eine künstliche Ersatzlinse implantiert wird. Um die natürliche Linse zu zerkleinern, werden heute Ultraschall- oder Lasertechnologie eingesetzt. Beide Methoden sind sehr sicher und zeigen niedrige Komplikationsraten.

Die Oertli Instrumente AG entwickelt und produziert Instrumente für Augenoperationen. Dabei konzentriert sich das Unternehmen auf die Entfernung der Linse mit Hilfe von Ultraschall. Diese Technologie ist vergleichsweise günstig und kann mit einem tragbaren Gerät durchgeführt werden. Besonders in Entwicklungs- und Schwellenländern gilt das als wichtiger Aspekt.

Kürzere Operationszeiten

In einem von Innosuisse geförderten Projekt haben Oertli Instrumente und die

Hochschule Luzern (HSLU) untersucht, wie sich die Effizienz der Operation bei gleichbleibender oder gar höherer Sicherheit steigern lässt. «Eine Verkürzung der Operationsdauer bedeutet immer, dass weniger am Auge manipuliert wird. Damit wird auch das Risiko des Eingriffes verringert», erklärt Prof. Dr. Silvio Di Nardo, Projektleiter am Institut für Medizintechnik der Hochschule Luzern. Darüber hinaus senkt eine kürzere Operationszeit die Kosten.

Zunächst ging es darum herauszufinden, was eigentlich im Auge während einer Operation geschieht. Bisher hat man versucht, der Antwort durch den Aufbau und die Untersuchung experimenteller Modelle auf die Spur zu kommen. Die Forschenden am Institut für Medizintechnik der Hochschule Luzern wollten jedoch vor einer solchen aufwändigen Arbeit zunächst die Physik der Katarakt-Operation in numerischen Modellen abbilden und simulieren. Deshalb haben sie die beiden HSLU-Kompetenzzentren Autonomous Systems and Robotics sowie Fluidmechanik und Numerische Methoden zur Unterstützung herbeigezogen.

Erkenntnisse dank Simulationsmodellen

Die Forschenden aus dem Bereich Fluidmechanik und numerische Methoden sind darauf spezialisiert, Simulationsmodelle zu erstellen, mit deren Hilfe sich komplexe Strömungen simulieren lassen. Diese Modelle helfen nicht nur beispielsweise bei der Entwicklung von Wasserkraftwerken, sondern können auch auf das menschliche Auge angewandt werden. Dank ihnen können nicht nur bestehende Zustände simuliert werden, sondern auch das Verhalten unter veränderten Umständen und Einflüssen – zum Beispiel, wenn die Grösse oder Form der medizinischen Instrumente sich ändern. Im Projekt wurden zwei Methoden zur Simulation der Fluidik verwendet und die Resultate beider Modelle immer wieder experimentell validiert. Die Hauptergebnisse dieses Teilprojektes sind einerseits ge -

Die Hochschule Luzern und die Oertli Instrumente AG entwickeln effizientere Instrumente für die Katarakt-Operation. (Bild: Oertli Instrumente)

Beispiel für eine Simulation der Ultraschall-Ausbreitung während einer Katarakt-Operation. (Bild: HSLU)

prüfte, stabile Simulationsmodelle der Fluidik und andererseits aus diesen Modellen abgeleitete Vorschläge für optimierte Instrumente, die eine effizientere Entfernung der Linse ermöglichen.

Die Zertrümmerung der Linse erfolgt mit Hilfe von Ultraschall. Hier waren die Experten des Kompetenzzentrums Autonomous Systems and Robotics gefragt. Sie erstellten Simulationsmodelle, mit denen sich die Ausbreitung des Ultraschalls im Auge untersuchen lässt. Diese Informationen sind sehr wichtig für die Beurteilung der Sicherheit dieses Eingriffes: der Ultraschall soll ja die Linse zertrümmern, dabei jedoch nicht noch weiteres Gewebe schädigen. In einem weiteren Teilprojekt untersuchten die Forscher in einer Kombination von Simulationen und Experimenten, wie genau die Zertrümmerung der Linse abläuft. Dabei zeigte sich: Die Zerkleinerung der trüben Linse erfolgt auf rein mechanische Weise – ganz ähnlich wie ein Presslufthammer funktioniert. Diese Erkenntnis ermöglicht nun, die Katarakt-Operation mit noch weniger Ultraschall-Energie durchzuführen.

Effizienz senkt Risiken und spart Geld

Dank der erstellten Modelle gewannen die Forschenden ein präziseres Wissen über die Geschehnisse während einer Augenoperation. Vor allem aber können sie mit Hilfe der Simulation berechnen, wie sich veränderte Instrumente oder eine veränderte Ansteuerung der Instrumente auf das Geschehen im Auge während der Operation auswirken werden. Silvio Di Nardo, Leiter des Forschungsprojektes,

Das Oertli Ophtha Lab an der Hochschule Luzern

Das Oertli Ophtha Lab dient mit seiner biomedizinischen Expertise als Ideenlieferant für die Forschung und Entwicklung bei Oertli Instrumente. In den spezialisierten biomedizinischen Laboren des Instituts für Medizintechnik an der Hochschule Luzern (HSLU) werden Entwicklungs-, Verifizierungs- und Validierungstätigkeiten wahrgenommen. Das Lab verknüpft dabei Forschung und Ausbildung: Studierende aus verschieden technischen, medizinischen und biologischen Fachrichtungen erhalten die Möglichkeit, ihre Bachelor- und Masterarbeiten in einem innovativen, kollaborativen und spannenden Forschungslabor durchzuführen.

Beispiel für eine Strömungssimulation während einer Katarakt-Operation. (Bild: HSLU)

und sein Team haben auf Basis der Simulationen Lösungsvorschläge für effizientere und sicherere Instrumente erarbeitet. Ein Team aus Biologen hat die Ergebnisse aus dem Projekt in die Sprache und Denkweise der Medizinerinnen übersetzt und ein Verfahren entwickelt, mit dem eine Entfernung der Linse experimentell nachgestellt wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens können jetzt die tatsächlich erreichten Effizienzsteigerungen von neuen Instrumenten nachgewiesen werden. Denn so wichtig

die rechnerische Grundlage ist, so wenig kann sie die experimentelle und die klinische Überprüfung der Resultate ersetzen. Aktuell prüft Oertli Instrumente mehrere Optimierungsvorschläge, die aus dem Projekt entstanden sind. Das Unternehmen rechnet damit, diese Innovationen in den nächsten zwei Jahren auf den Markt zu bringen.

www.hslu.ch

www.oertli-instruments.com

www.ramseyer.ch

Quantenmechanik

Erstmalig Tunnelreaktion beobachtet

Physiker an der Universität Innsbruck haben zum ersten Mal eine quantenmechanische Tunnelreaktion, die theoretisch auch exakt beschrieben werden kann, experimentell beobachtet. Mit der Studie liefern die Wissenschaftler eine wichtige Referenz für diesen fundamentalen Effekt in der Chemie. Es handelt sich dabei um die langsamste Reaktion mit geladenen Teilchen, die je beobachtet wurde.

Tunnelreaktionen in der Chemie lassen sich nur sehr schwer vorhersagen. Die quantenmechanisch exakte Beschreibung von chemischen Reaktionen mit mehr als drei Teilchen ist schwierig, mit mehr als vier Teilchen nahezu unmöglich. Theoretiker simulieren diese Reaktionen mit klassischer Physik und müssen Quanteneffekte dabei vernachlässigen. Wo aber liegt die Grenze dieser klassischen Beschreibung von chemischen Reaktionen, die nur Näherungen liefern kann?

Schon lange wollte Roland Wester vom Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik der Universität Innsbruck diese Grenze ausloten. «Es braucht dafür ein Experiment, das sehr präzise Messungen erlaubt und quantenmechanisch noch nie beschrieben werden konnte», sagt der Experimentalphysiker. «Die Idee dazu kam

mir vor 15 Jahren im Gespräch mit einem Kollegen bei einer Konferenz in den USA», erinnert sich der Physiker. Wester wollte dem quantenmechanischen Tunneleffekt in einer sehr einfachen Reaktion nachspüren.

Da der Tunneleffekt die Reaktion sehr unwahrscheinlich und damit langsam macht, war ihre experimentelle Beobachtung ausserordentlich schwierig. Nach mehreren Anläufen gelang seinem Team nun genau aber dies zum ersten Mal, wie die Fachzeitschrift Nature berichtet.

Durchbruch nach 15 Jahren Forschungsarbeit

Das Team um Roland Wester wählte für ihr Experiment Wasserstoff – das einfachste Element im Universum. Sie brachten Deuterium – ein Wasserstoff-Isotop – in eine

Ionenfalle ein, kühlten es ab und füllten die Falle anschliessend mit Wasserstoff-Gas. Aufgrund der sehr tiefen Temperaturen fehlt den negativ geladenen DeuteriumIonen die Energie, um auf konventionelle Weise mit den Wasserstoff-Molekülen zu reagieren. In sehr seltenen Fällen kommt es beim Zusammenstoss der beiden dennoch zu einer Reaktion.

Ursache dafür ist der Tunneleffekt: «Die Quantenmechanik erlaubt es, dass Teilchen aufgrund ihrer quantenmechanischen Welleneigenschaften die energetische Barriere durchbrechen und es zu einer Reaktion kommt», erklärt Erstautor Robert Wild. «In unserem Experiment geben wir möglichen Reaktionen in der Falle circa 15 Minuten Zeit und bestimmen dann die Menge der entstandenen Wasserstoff-Ionen. Aus deren Anzahl können

Ein seltener Fall: Deuterium-Ionen reagieren mit Wasserstoff-Molekülen. (Bild: Shutterstock)

wir ableiten, wie oft es zu einer Reaktion gekommen ist.»

Theoretische Physiker hatten 2018 errechnet, dass es dabei nur in einem von 100 Milliarden Stössen zum sogenannten Quantentunneln kommt. Das deckt sich sehr gut mit den nun in Innsbruck gemessenen Werten und bestätigt nach 15 Jahren Forschungsarbeit erstmals ein präzises theoretisches Modell für den Tunneleffekt in einer chemischen Reaktion.

Besseres Verständnis vieler chemischer Reaktionen

Es gibt weitere chemische Reaktionen, hinter denen die Wissenschaft den Tunneleffekt vermutet. Nun liegt erstmals eine Messung vor, die auch theoretisch gut verstanden wird. Darauf aufbauend kann die Forschung einfachere theoretische Modelle für chemische Reaktionen entwickeln

Der Tunneleffekt

Die Bezeichnung für dieses Phänomen ist tatsächlich wörtlich zu nehmen. In der Quantenwelt können Teilchen nämlich durch energetische Barrieren «schlüpfen», die sie nach klassischem Verständnis gar nicht durchdringen könnten, da die potenzielle Energie dieser Barriere, die sie überwinden müssten, zu hoch wäre. Je kleiner die Masse eines Teilchens ist, desto eher kommt dieser Effekt zu tragen. Dank dieser Eigenschaft sind beispielsweise erst Untersuchungen mit einem Rasterelektronenmikroskop möglich. Und wie die Studie im Artikel zeigt, können dank diesem Phänomen auch Reaktionen besser verstanden werden.

ChemieXtra

und diese an der nun erfolgreich demonstrierten Reaktion testen.

Anwendung findet der Tunneleffekt zum Beispiel im Rastertunnelmikroskop und in Flash-Speichern. Mit Hilfe des Tunneleffekts wird auch der Alpha-Zerfall von Atomkernen erklärt. Durch Einbeziehung des Tunneleffekts sind aber auch manche

astrochemische Synthesen von Molekülen in interstellaren Dunkelwolken erklärbar. Das Experiment von Westers Team legt damit die Grundlage für ein besseres Verständnis vieler chemischer Reaktionen.

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Mehr Einsicht dank Terahertz-Spektroskopie

Wie sich proteinreiche Tröpfchen bilden

Mit Terahertz-Spektroskopie lässt sich die spontane Bildung proteinreicher Tröpfchen erklären, die möglicherweise zu neurodegenerativen Erkrankungen führen.

Mithilfe einer neuen Methode, der Terahertz-Kalometrie, ist es einem Forschungsteam des Bochumer Exzellenzclusters Ruhr Explores Solvation Resolv gelungen, die spontane Phasentrennung in eine proteinreiche und eine proteinarme Phase in einer Lösung neu zu beleuchten. Man vermutet, dass die proteinreichen Tröpfchen die Bildung von neurotoxischen Proteinaggregaten begünstigen – ein Ausgangspunkt für neurodegenerative Krankheiten. Die Forschenden um Prof. Dr. Martina Havenith, Inhaberin des Lehrstuhls für Physikalische Chemie II der Ruhr-Universität Bochum, berichten im «Journal of Physical Chemistry Letters» vom 6. Februar 2023.

Zeitauflösung im Pikosekundenbereich

Die Studie fusst auf den Arbeiten im Projekt Terahertz-Kalorimetrie, das vom Europäischen Forschungsrat mit einem Advanced Grant gefördert wurde. «Die visionäre Idee in dem Projekt war es, zwei mächtige Techniken der Physikalischen Chemie –die Laserspektroskopie und die Kalorimetrie – miteinander zu verheiraten», erklärt Havenith.

Die Kalorimetrie misst die für chemische und biochemische Reaktionen grundlegenden Grössen wie die Wärmekapazität, die Enthalpie und die Entropie. Aus der Kenntnis dieser stoffspezifischen Grössen kann vorhergesagt werden, ob zum Beispiel eine Reaktion ohne Zufuhr von Energie spontan stattfinden wird, oder ob Gleichgewichtsbedingungen herrschen. Kalorimetrische Messungen finden in einem makroskopischen Behältnis statt. Dabei werden die Wärmemengen vermessen, die für chemische oder biochemische Reaktionen erforderlich sind. «Die Begrenzung dieser Methode liegt in ihrer limitierten Zeitauflösung und der erforderlichen Probenmenge», so die Forscherin.

In ihrem ERC-Projekt ging es darum, diese Limitierungen zu umgehen. Dazu bedurfte es eines neuen Ansatzes, um kalorimetrische Grössen für kleinste Proben mit einer Zeitauflösung von Pikosekunden, das heisst einem Millionstel von einer Millionstel Sekunde, auf molekularem Niveau messen zu können. «Zeit- und Ortsauflösungen in diesem Bereich können wir allerdings prinzipiell nicht mit dem traditionellen Konzept der Wärmemessungen erreichen», erklärt Havenith weiter. «Hierzu bedurfte es eines revolutionär anderen Ansatzes, der intrinsisch einen anderen Zugang bietet.»

Wasser spielt eine entscheidende Rolle

Ihre Arbeitsgruppe konnte zeigen, dass durch Messungen der Absorption im sogenannten Terahertz-Bereich spektroskopische Fingerabdrücke gemessen werden können, die linear mit kalorimetrischen Grössen korreliert sind. Damit können die Forschenden diese fundamentalen kalorimetrischen Grundgrössen mittels spektroskopischer und ultraschneller laserspektroskopischer Methoden auch bei komplexen Systemen während eines Prozesses oder einer Reaktion in Echtzeit verfolgen.

In der aktuellen Arbeit wenden sie diese Methode – inspiriert durch die Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Konstanze Winklhofer und Prof. Dr. Jörg Tatzelt an der Ruhr-Universität erstmals auf ein hochaktuelles Thema der biomedizinischen Forschung an: Sie untersuchten die «liquid-liquid phase separation», die spontane Phasentrennung in eine proteinreiche und eine proteinarme flüssige Phase.

«Mittels der Terahertz-Kalorimetrie kann man die Entstehung dieser proteinangereicherten Tröpfchen auf molekularer Ebene neu aufrollen. Nicht nur die Proteine

selbst, sondern vor allen Dingen das Wasser spielt dabei eine entscheidende Rolle», berichtet Martina Havenith. «Die Änderungen im Wasser können wir jetzt live mit der Terahertz-Kamera im Entstehungsprozess verfolgen und dabei basierend auf den abgeleiteten kalorimetrischen Grössen genaue Vorhersagen über die Bildung und ihre Abhängigkeit von äusseren Parametern wie der Temperatur treffen.»

Martina Havenith-Newen hat neue Einblicke gewonnen, indem sie zwei Methoden miteinander kombiniert hat. (Bild: RUB, Marquard)

Neurologie

Von Muschelaugen inspirierte Objektive

Neurowissenschaftler der Universität Zürich haben neuartige Objektive für die Lichtmikroskopie entwickelt, die statt Linsen Spiegel nutzen. Die von Teleskopen und Jakobsmuscheln inspirierte Technologie ermöglicht hochauflösende Bilder von Geweben und Organen in einer breiteren Palette von Immersionsmedien als mit herkömmlichen Objektiven.

Einige Muschelarten können sehen. Jakobsmuscheln zum Beispiel haben bis zu 200 Augen, die ihnen helfen, Fressfeinde wie herannahende Seesterne zu erkennen. Allerdings unterscheidet sich das Muschelauge erheblich vom menschlichen Auge. Während beim Menschen die Kombination aus Hornhaut und Linse ein Bild auf der Netzhaut erzeugt, fokussiert bei Jakobsmuscheln ein halbkugelförmiger Spiegel das Licht.

Optische Abbildung mit Linsen oder Spiegeln

Das Erzeugen von Bildern mit Spiegeln statt Linsen ist insbesondere bei astronomischen Teleskopen weit verbreitet, um so viel Licht wie möglich von Planeten, Sternen und Galaxien einzufangen. Im «Schmidt-Teleskop», das in den 1930er-Jahren von Bernhard Schmidt (1879–1935) entwickelt wurde und bis heute in vielen Sternwarten im

Einsatz ist, wird eine dünne Korrekturlinse mit einem grossen Kugelspiegel kombiniert. In der Erforschung des biologischen Mikrokosmos sind Spiegelobjektive eher selten anzutreffen. Die meisten Mikroskop-Objektive sind so kompakt, dass sie problemlos aus vielen Linsen zusammengesetzt werden können. Für höchste Bildqualität sind jedoch 10 bis 15 Linsen aus verschiedenen Glassorten erforderlich, die präzise poliert und exakt zueinander ausgerichtet werden müssen. Die Kosten von Mikroskop-Objektiven für die Forschung bewegen sich so häufig in der Grössenordnung eines Mittelklassewagens und machen einen erheblichen Teil der Gesamtkosten eines Mikroskops aus.

Die Hürde: Verschiedene Immersionsmedien Neben ihrem komplexen Aufbau weisen viele kommerzielle Objektive den Nachteil

auf, dass sie in der Regel nur für ein bestimmtes Immersionsmedium wie Luft, Wasser oder Öl konzipiert sind. Für Proben in unterschiedlichen Immersionsmedien muss so jeweils ein neues Objektiv erworben werden.

In den letzten Jahren haben sogenannte Clearingverfahren, die Gewebeproben transparent machen können, in Biologie und Pathologie grosses Interesse geweckt: Anstatt z. B. ein Mäusegehirn aufwändig in dünnste Scheiben zu schneiden, kann es mit Hilfe von Clearing-Techniken als Ganzes transparent gemacht werden. In der Pathologie ist die Hoffnung, dass durch Clearing Biopsieproben effizienter untersucht werden können, um bösartige Gewebeveränderungen wie Tumore früher zu diagnostizieren. Leider nutzen die meisten Clearingverfahren jedoch Immersionsmedien, die nicht mit herkömmlichen Mikro -

Labor-

Das Schmidt-Objektiv ermöglicht detaillierte Aufnahmen von Nervenzellen im Gehirn einer Maus. (Bild: Anna Maria Reuss, USZ; Fabian Voigt, UZH)

Ein Guter Tipp

skop-Objektiven kompatibel sind. Erheblichen Vorteile von Clearing für die Forschung bleiben daher teils ungenutzt.

Hochauflösende Mikroskopie in Gewebeblöcken

Um die Beschränkungen konventioneller Mikroskop-Objektive zu umgehen und inspiriert von den Augen der Jakobsmuscheln, die im Prinzip wie kleine SchmidtTeleskope unter Wasser funktionieren, entwickelte UZH-Neurowissenschaftler und Amateur-Astronom Dr. Fabian Voigt einen unkonventionellen Ansatz: Er erkannte, dass es möglich ist, ein SchmidtTeleskop mit einem flüssigen Immersionsmedium zu füllen und auf die Grösse eines Mikroskops zu schrumpfen. Das resultierende «Schmidt-Objektiv» ist damit sozusagen ein Miniatur-Teleskop,

das unter Wasser gesetzt wurde und trotzdem ein scharfes Bild liefert. «Es ist möglich, ein Schmidt-Objektiv so auszulegen, dass es in jeder homogenen Flüssigkeit und auch in Luft exzellente Bildqualität liefert», sagt Voigt. «Damit ist ein einziges Schmidt-Objektiv mit vielen verschiedenen Clearingtechniken kompatibel.» Grund für diese ungewöhnliche Eigenschaft ist, dass ein Spiegel anstatt Linsen verwendet wird und die Korrekturlinse speziell angepasst ist. Ein Kugelspiegel fokussiert das Licht an derselben Stelle, egal ob in Flüssigkeit getaucht oder in der Luft.

Potenzial in der medizinischen Diagnostik

Um die Vielseitigkeit dieses innovativen Ansatzes zu demonstrieren, haben Forschende in Zusammenarbeit mit Fabian

Voigt und UZH-Professor Fritjof Helmchen mit dem Schmidt-Objektiv Prototypen eine Vielzahl von Proben untersucht, darunter Mäusegehirne, Kaulquappen und Hühnerembryos. Zusammen mit einem Team der Universität Maastricht konnten auch geclearte menschliche Hirnproben analysiert werden. Darüber hinaus eignet sich das neue Objektiv zur Messung neuronaler Aktivität im Gehirn von jungen lebenden Zebrafischlarven. «In allen Fällen war die Bildqualität gleichwertig oder sogar besser als mit herkömmlichen Objektiven – und das, obwohl das SchmidtObjektiv lediglich aus zwei optischen Elementen besteht», fasst Helmchen zusammen. «Im Vergleich zu klassischen Objektiven, die rund ein Dutzend mehr Linsen aufweisen, kann ein Schmidt-Objektiv daher wesentlich kostengünstiger hergestellt werden.»

Zukünftige Anwendungsmöglichkeiten sehen die Forschenden auch in der Untersuchung von Tumorgewebe oder in der Erkennung von neurologischen Erkrankungen. «Insofern könnten uns Jakobsmuscheln den Weg zu einer verbesserten medizinischen Diagnostik weisen», so Helmchen. Über die neuartigen Objektive berichtete die Fachzeitschrift Nature Biotechnology.

www.uzh.ch

Donnerstag, 31. August 2023 in Rapperswil

SWISS AUTOMATION

Konferenz | Ausstellung | Networking Schwerpunktthema «Efficiency in Automation»

12. Symposium on Lab Automation & Symposium on Robotics and Industrial Automation

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Als kleinste schwarze Punkte fast nicht sichtbar: Jedes Auge der Jakobsmuschel enthält einen kleinen Kugelspiegel, der Licht auf Photorezeptoren bündelt. (Bild: Pixabay)

Biomedizinische Verfahren

Weicher Wurmroboter

Forschende an der Universität Freiburg und der Case Western Reserve University (USA) haben sich von Regenwürmern inspirieren lassen und einen Softroboter entwickelt, der in der Lage ist, in kleine Hohlräume vorzudringen und sich auf beliebigen Oberflächen in alle Richtungen fortzubewegen.

Roboter, die weich sind und in ihren mechanischen Eigenschaften und ihrer Form Würmern ähneln, können im Prinzip durch unebenes Gelände und engste Räume kriechen, die anderen Robotern nicht zugänglich sind. Solche Geräte könnten eine Vielzahl verschiedenster Funktionen wahrnehmen: von Such- und Rettungsaktionen über biomedizinische Verfahren wie Endound Koloskopie bis hin zur unterirdischen Erkundung und Kanalinspektion. Im Gegensatz zur wirbellosen Spezies, an die sie angelehnt sind, enthalten die meisten Roboter dieser Art harte Teile wie beispielsweise Motoren, was gewisse mechanische Einschränkungen zur Folge hat. Um hier Abhilfe zu schaffen, haben die Forschenden der Gruppe Polymerchemie und Materialien am Adolphe-Merkle-Institut der Universität Freiburg zusammen mit einem Team der Case Western Reserve University (Cleveland, USA) einen höchstflexiblen Roboter entwickelt, dessen Körper komplett modular aufgebaut ist und fast nur aus weichen Polymeren besteht.

Von Temperaturunterschieden aktiviert

Das Gerät besteht aus Segmenten, die ihrerseits aus doppelschichtigen Polymer-

Aktuatoren zusammengesetzt sind, und welche unter Einwirkung von Wärme ihre Form verändern. Die Segmente können einzeln elektrisch erhitzt und somit aktiviert werden, was eine hochpräzise Steuerung der Bewegungen des Roboters möglich macht. Die Vorwärtsbewegung erfolgt wie bei einem Regenwurm durch das abwechselnde Zusammenziehen und Ausdehnen seiner verschiedenen Segmente. Dank dieser Funktionsweise gelingt es dem Roboter, sich durch Zwischenräume zu zwängen, deren Durchmesser kleiner sind als der seines Körpers im Ruhezustand.

Steuerung und Batterien sollen integriert werden

Im aktuellen Entwicklungsstand ist der Wurmroboter noch extrem langsam und seine Bewegungen erfordern grosse Mengen Energie. Das wissenschaftliche Team bleibt jedoch optimistisch: Der modulare

Aufbau des Roboters soll es ermöglichen, dessen Leistungen durch den Einsatz schnellerer und sparsamerer Aktuatoren zu steigern. In der aktuellen Version wird der Roboter zudem von einer externen Quelle mit Strom versorgt und gesteuert; durch die Integration elastischer Batterien und autonomer Steuerungssysteme könnte er jedoch davon unabhängig werden. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts wurden in der Fachzeitschrift Advanced Materials veröffentlicht. Die Arbeit wurde gemeinsam finanziert von den wissenschaftlichen Nationalfonds der USA und der Schweiz im Rahmen des PIRE-Programms (Partnerships for International Research and Education) «Bioinspirierte Systeme und Materialien».

Sich krümmen, ausdehnen und zusammenziehen wie ein Regenwurm: So flexibel soll der Wurmroboter sein. (Bild: Pixabay)

Anstelle von harten Komponenten wie Miniaturantrieben besteht der Softroboter fast nur aus weichen Polymeren. (Bild: Universität Freiburg)

Personalisierte Zellprodukte

Hauttransplantate im grossen Massstab

Die derzeitige Standardbehandlung der Autotransplantation weist diverse Mängel auf. Die Cutiss AG hat nun die weltweit erste automatisierte Maschine zur Herstellung von massgeschneiderten Hautgewebetransplantaten für Erwachsene und Kinder mit schweren Hautverletzungen vorgestellt.

Die in Zusammenarbeit mit dem Schweizer Forschungszentrum CSEM entwickelte Maschine demonstriert die Machbarkeit der Automatisierung des Herstellungsprozesses von biotechnologisch hergestellter Haut und soll die derzeit verfügbaren Behandlungsmethoden für schwere Hautdefekte revolutionieren. Daniela Marino, CEO der Cutiss AG, sagt: «Die Haut ist unser grösstes Organ. Wie kann man also schnell und kostengünstig genug Haut produzieren, um diese Patienten zu behandeln? Gemeinsam mit dem Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique CSEM haben wir technologische Lösungen genutzt, um die Denovocast-Maschine zu entwickeln und die Produktion von Denovoskin, unserer personalisierten Hautgewebebehandlung, zu automatisieren.»

Vincent Revol, Leiter Forschung und Geschäftsentwicklung für Life Science Technologies am CSEM, erklärt: «Die automatisierte Herstellung von Zellprodukten in geschlossenen Systemen ist ein Muss für alle regenerativen Therapien, die heute auf den Markt kommen wollen, weil sie

das Risiko einer mikrobiellen Kontamination drastisch reduziert und gleichzeitig eine standardisierte Qualität und niedrigere Produktionskosten gewährleistet.»

Bedarf bei schweren Verbrennungen

Wenn Patienten unter grossen und tiefen Verbrennungen leiden, ist die Fähigkeit, schnell, kostengünstig und konsistent grosse Mengen an Hauttransplantaten bereitzustellen, entscheidend. Die Überlebensrate bei schweren Verbrennungen hängt eng damit zusammen, wie schnell eine endgültige Deckung der Wunden erreicht wird. Die Beschleunigung und Skalierung des Kultivierungsprozesses von biotechnologisch hergestellten, personalisierten Hauttransplantaten kann ein entscheidender Faktor sein, um mehr Patienten mit schweren Verbrennungen zu retten und dabei die gesunden Hautspenderstellen der Patienten zu schonen. Jährlich leiden elf Millionen Patienten an schweren Verbrennungen und benötigen eine Hautoperation, um die Hautfunktion wieder-

herzustellen. Der Markt für schwere Verbrennungen in der EU und den USA wird auf über zwei Milliarden US-Dollar geschätzt, der Markt für die Rekonstruktion von Brandnarben auf über fünf Milliarden US-Dollar. Die derzeitige Standardbehandlung – die Autotransplantation – ist aufgrund des Mangels an Spenderstellen oft unzureichend, pro duziert zu dünne Haut und führt zu dauerhaften schmerzhaften, schwächenden, entstellenden Narben, die häufig Folgeoperationen zur Korrektur erfordern.

Transplantat soll Hautchirurgie verändern

Die Denovocast-Maschine produziert eine besondere Art von Hautgewebe namens Denovoskin, ein von Cutiss entwickeltes biotechnologisches und personalisiertes dermo-epidermales Hauttransplantat. Dabei handelt es sich um ein innovatives Verfahren, bei dem neue Haut unter Verwendung von körpereigenem Gewebe gezüchtet wird. Denovoskin, das sich in der der Schweiz und der Europäischen

Das Hautgewebe wird aus der CSEM-Graftbox entnommen. (Bild: CSEM/Cutiss)

Union in der klinischen Phase IIb befindet und auch auf der Basis von «compassionate use» zugänglich ist, hat einzigartige Eigenschaften, die versprechen, jede derzeitige medizinische Behandlung für grosse und tiefe Hautverletzungen zu übertreffen, mit potenziell lebensrettenden und lebens verändernden Ergebnissen. Es verspricht, mit dem Patienten mitzuwachsen, die Narbenbildung zu begrenzen und die Anzahl der erforderlichen Folgeoperationen drastisch zu reduzieren, insbesondere bei Kindern.

Verbesserte Gewebequalität

Der Prozess für das Bio-Engineering von Denovoskin war bisher manuell, langwierig und erforderte einen kostspieligen Rein raum sowie hochqualifiziertes Personal. Die Denovocast-Maschine automatisiert die Gewebebildung in einem vollständig geschlossenen Prozess, der keine manuel len Eingriffe erfordert. Sie gewährleistet eine gleichbleibende, reproduzierbare Qualität, ermöglicht die gleichzeitige Kulti vierung mehrerer Hauttransplantate und wird die Produktionszeiten voraussichtlich um mehr als 30 Prozent reduzieren. Vin cent Ronfard, Chief Innovation Officer von Cutiss, bemerkt dazu: «Indem wir die Pro duktion von Hauttransplantaten mit dieser bahnbrechenden Technologie hochskalie ren, können wir potenziell viele Patienten erreichen, die eine lebensrettende und lebensverändernde Behandlung benöti gen. Diese Technologie hat potenzielle Anwendungen für die regenerative Medi zin bei anderen Geweben und Organen.»

Gilles Weder, Team Leader Life Microtech nologies von CSEM, ergänzt: «Innovation in der regenerativen Medizin ist eine Her ausforderung in einem stark regulierten Umfeld. CSEM und Cutiss bringen die Dis ziplinen Biologie, Technik und klinische Praxis zusammen, um diese Herausforde rung zu meistern. Für Denovocast haben wir unseren Ansatz mit Spenderzellen in allen Phasen des Entwicklungsprozesses validiert, um einen erfolgreichen Transfer vom Labor in die Klinik zu gewährleisten.» Die Maschine wird nun bei Cutiss in der Forschung getestet, um ihre Effektivität und Effizienz in Forschung und Klinik nach GMP-Regeln zu demonstrieren.

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Über die Cutiss AG

Cutiss ist ein Life-Science-Unternehmen in der klinischen Phase, das sich auf die regenerative Medizin der Haut und das Tissue Engineering konzentriert. Das 2017 gegründete Unter nehmen entwickelt die erste personalisierte und automatisierte Hautgewebetherapie für Patienten mit schweren Hautverletzungen.

Über das CSEM

Das Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique CSEM ist ein Forschungsund Entwicklungszentrum mit mehrerern Standorten in der Schweiz, das in den Bereichen Mikrofertigung, Digitalisierung und erneuerbare Energien tätig ist. Das CSEM verbindet Industrie und Akademie und ist Ideenfabrik, Technologie-Kompetenzzentrum, Innovationskatalysator und Digitalisierungsbeschleuniger.

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Forschung für neue Wirkstoffe

So gelangen Medikamente ins Blut

Zyklische Peptide sind chemische Verbindungen, die sich als potenzielle Medikamente eignen. Dank Computersimulationen wissen Forscher nun im Detail, wie diese Verbindungen in biologische Zellen eindringen. Mit den Erkenntnissen lassen sich nun neue Arzneimittel gezielter entwickeln.

Neue Medikamente tun not. Antibiotika zum Beispiel: In dieser Arzneiklasse nimmt die Wirkung vieler seit Langem verwendeter Stoffe ab. Chemikerinnen und Pharmazeuten suchen fieberhaft nach neuen Substanzen, insbesondere nach solchen, die Zellmembranen durchdringen können. Denn nur Wirkstoffe, die Zellmembranen durchqueren, können Patienten oral als Tablette oder Sirup einnehmen. Nur diese Wirkstoffe passieren im Dünndarm die Darmwand und gehen in den Blutstrom über, um so an ihren Wirkungsort im Körper zu gelangen. Bei Wirkstoffen, die die Zellmembran nicht durchdringen können, haben Medizinerinnen keine andere Wahl, als diese direkt ins Blut zu injizieren.

Grössere Moleküle mit Potenzial

Forschende versuchen daher zu verstehen, welche Moleküle Zellmembranen durchdringen können, und wie genau sie das tun. Für eine wichtige und vielversprechende Substanzklasse, jene der zyklischen Peptide, haben Chemiker der ETH Zürich nun weitere Details zum entsprechenden Mechanismus entschlüsselt. «Je mehr wir über diesen Mechanismus und die Eigenschaften wissen, die ein Molekül besitzen muss, desto früher und gezielter können Forschende dies in der Entwicklung neuer Medikamente berücksichtigen», erklärt Sereina Riniker, Professorin am Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften. Sie hat die Studie, die im Journal of Medicinal Chemistry veröffentlicht worden ist, geleitet.

Zyklische Peptide sind ringförmige Moleküle, die deutlich grösser sind als die kleinen chemischen Moleküle, welche die Mehrzahl der heutigen Medikamente ausmachen. Doch in manchen Anwendungsgebieten kommen Chemikerinnen und Pharmazeuten mit «Small Molecules» an ihre Grenzen, weswegen sie sich grösseren Molekülen wie den zyklischen Peptiden zuwenden. Viele pharmazeutisch wirksame Naturstoffe gehören dieser Substanzklasse an, darunter Cyclosporin, ein seit Jahrzenten nach Organtransplantationen eingesetztes Immunsuppressivum, sowie viele Antibiotika.

Riniker und ihre Kollegen konnten mithilfe einer rechenintensiven Computermodellierung aufklären, wie zyklische Peptide, die Cyclosporin ähnlich sind, eine Membran durchqueren. «Nur die Modellierung erlaubt uns solch hochaufgelöste und detaillierte Einblicke, denn es gibt keine experimentelle Möglichkeit, ein einzelnes Molekül beim Durchqueren der Membran zu beobachten», sagt Riniker.

Um den Mechanismus zu verstehen, muss man wissen, wie zyklische Peptide aufgebaut sind: Sie bestehen aus einer zentralen Ringstruktur, an der sogenannte Seitenketten hängen. Die Moleküle sind flexibel und können ihre Strukturen dynamisch verändern, um sich so ihrer Umgebung anzupassen.

Seraina Riniker, Professorin an der ETH Zürich

Tanz durch die Zellmembran Rinikers Simulationen decken im Detail auf, wie ein zyklisches Peptid die Membran durchdringt: Zuerst dockt das Molekül an die Membranoberfläche an und dringt dann senkrecht zur Membran in diese ein. Danach ändert es seine dreidimensionale Form und rotiert während der Durchque -

Fabio Bergamin ¹

Das Medikament Cyclosporin, das Immunreaktionen unterdrückt, kann Zellmembranen durchqueren. (Grafik: Adobe Stock/Montage: ETH)

1 ETH Zürich

«Nur die Modellierung erlaubt uns solch hochaufgelöste und detaillierte Einblicke.»

rung einmal um die Längsachse, ehe es die andere Seite der Membran erreicht und dort wieder austritt.

Die Formänderungen haben mit den unterschiedlichen Umgebungen innerhalb einer Zelle zu tun: Unser Körper besteht zu einem grossen Teil aus Wasser. Sowohl innerhalb als auch ausserhalb der Zellen befinden sich die biochemischen Moleküle grösstenteils in wässriger Lösung. Die Zellmembranen hingegen sind aus Fettsäuren aufgebaut. Innerhalb einer Membran herrschen daher wasserabstossende Bedingungen. «Um die Membran durchqueren zu können, ändert das zyklische Peptid seine dreidimensionale Form, um sich damit für eine kurze Zeit so wasserabstossend wie möglich zu machen», erklärt Riniker.

Modellpeptide ohne medizinische Wirkung, die von Novartis-Wissenschaftlerinnen für die Grundlagenforschung entwickelt wurden. Für diese Studie arbeitete Riniker daher auch mit Forschern von Novartis zusammen.

Die neuen Erkenntnisse können nun in die Entwicklung zyklischer Peptide als neue Arzneimittel einfliessen. Riniker weist allerdings auf einen gewissen Zielkonflikt hin: Es gibt Seitenketten, dank denen ein zyklisches Peptid zwar ideal an die Membranoberfläche andocken kann,

die jedoch dem Peptid das Durchqueren der Membran erschweren.

Das neue Wissen hilft Forschenden, sich vorgängig zu überlegen, welche Seitenketten sie verwenden wollen und an welcher Stelle am Molekül sie am hilfreichsten sind. Das alles könnte die Medikamentenentwicklung beschleunigen, sodass die Forschenden von Anfang an möglichen Wirkstoffen forschen, die als Tablette eingenommen werden können.

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Molekulare Seitenketten verändern

Für die vorliegende Studie untersuchten die Forschenden acht verschiedene zyklische Peptide. Es handelt sich dabei um

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Seraina Riniker, Professorin am Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften der ETH Zürich. (Bild: ETH)

«Um die Membran durchqueren zu können, ändert das zyklische Peptid seine dreidimensionale Form, um sich damit für eine kurze Zeit so wasserabstossend wie möglich zu machen.»

Seraina Riniker

Die Marathonläufer der Immunabwehr

Bei chronischen Infektionen spielt ein bestimmter Typ Immunzellen eine zentrale Rolle für die Abwehr. Forschende der Universität Basel zeigen, was diesen Immunzellen den langen Atem verleiht, den Marathonlauf gegen einen chronischen Infekt zu bewältigen. Ihre Ergebnisse schaffen die Grundlage für wirksamere Therapien und Impfstrategien.

Infizierte und entartete Körperzellen müssen weg. Und das möglichst schnell, bevor grösserer Schaden entsteht. Das ist die Aufgabe der sogenannten zytotoxischen T-Zellen. Wie diese Zellen chronische Infektionen abwehren, erforscht das Team um Prof. Dr. Daniel Pinschewer am Departement Biomedizin der Universität Basel in Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Forschungsgruppen. «Diese T-Zellen können sich in zweierlei Weise spezialisieren, nämlich zu einer Art Sprinter oder zu Marathonläufern», erklärt Pinschewer. «Letztere können aber jederzeit auch zu Sprintern werden, um eine Infektion auszumerzen.»

Bei chronischen Infektionen ist die Situation speziell: Die T-Zellen werden aktiviert und gleichzeitig entsteht eine starke Entzündungsreaktion. «Dadurch neigen die T-Zellen dazu, sich zu ‹erschrecken› und sich zu Sprintern zu entwickeln, die nur kurzfristig effektiv eingreifen und infizierte Zellen entfernen können», so der Virologe. «Wenn sich alle T-Zellen so verhielten, würde die Immunabwehr nach kurzer Zeit zusammenbrechen.»

Signalstoff nimmt den T-Zellen den «Schrecken»

In einer Studie, die sie nun im Fachjournal vorstellen, haben die Forschenden untersucht, wie das Immunsystem trotzdem genug T-Zellen für den Ausdauerlauf gegen chronische Infekte bereitstellen kann. Den Ergebnissen zufolge spielt ein Signalstoff namens Interleukin-33 (IL-33) eine Schlüsselrolle. Es erlaubt den T-Zellen, im Zustand der Marathonläufer zu bleiben. «IL-33 nimmt den T-Zellen quasi den Schrecken der Entzündung», erklärt Dr. Anna-Friederike Marx, Erstautorin der Studie. Zudem bringt der Signalstoff die Marathon-T-Zellen dazu, sich zu vermehren, sodass mehr Ausdauerläufer gegen die

Infektion zur Verfügung stehen. «Dank IL-33 sind langfristig genug zytotoxische T-Zellen da, die nach ihrem Marathonlauf noch einen Schlusssprint hinlegen können», so Marx.

Die Erkenntnisse könnten helfen, die Behandlung chronischer Infektionen wie beispielsweise Hepatitis C zu verbessern. Denkbar wäre, IL-33 zuzuführen, um eine effiziente Immunantwort zu unterstützen. Analog könnte IL-33 ein Schlüssel sein, um Krebsimmuntherapien zu verbessern, damit T-Zellen einen effizienten und langanhaltenden Angriff gegen Tumorzellen vollziehen können.

www.unibas.ch

Angelika Jacobs ¹

T-Zellen entfernen infizierte oder entartete Körperzellen. (Bild: Shutterstock)

Universität Basel

Messe für Fein- und Spezialchemie

Chemspec Europe mit Besucherzuwachs

Es war die bisher grösste ihrer Ausgaben: Die 36. internationale Fachmesse für Fein- und Spezialchemie fand am 24. und 25. Mai in Basel statt. 353 Aussteller aus 24 Ländern präsentierten ihre innovativen Substanzen und massgeschneiderten Lösungen auf einer Ausstellungsfläche von 6673 Quadratmetern, ein Rekord.

Die Chemspec Europe lockte insgesamt 4152 Fachbesucher aus 62 Ländern an, was einer Steigerung von 32 Prozent im Vergleich zur letzten Ausgabe entspricht. Damit bewegt sich die Messe auf demselben Niveau wie vor der Pandemie, was Veranstaltungsgrösse und Besucherzahlen angeht. «Es ist grossartig zu sehen, dass die Messe wächst und ihre Bedeutung in der Branche als idealer Marktplatz zur Präsentation von Diversifizierung und Zukunfts trends der Fein- und Spezialchemie unterstreicht», kommentiert Christiane Beck, Event Manager der Chemspec Europe, im Namen von RX.

Die Besucher kamen aus insgesamt 62 Ländern, hauptsächlich aus Deutschland (22 Prozent) und der Schweiz (18 Prozent), gefolgt von Italien, dem Vereinigten Königreich, Frankreich und Indien. Die meisten Fachleute kamen aus den Bereichen Feinchemikalien, Pharma zeutika, Agrochemikalien sowie Kosmetik, Hygiene und Körperpflege. In ihren Unternehmen sind sie hauptsächlich in leitenden Positionen, im Einkauf und in der Beschaffung sowie in der Forschung und Entwicklung tätig. Die wichtigsten euro päischen Aus -

stellerländer waren Deutschland, Frankreich, die Schweiz, das Vereinigte Königreich und Belgien. Die aussereuropäischen Aussteller kamen hauptsächlich aus China, Indien und den USA.

Matchmaking- und Konferenzprogramm

Aussteller und Besucher nutzten das kostenlose Matchmaking-Programm, um potenzielle Leads zu identifizieren und auf der Grundlage gemeinsamer Käufer- und Verkäuferinteressen mit kompatiblen Interessenten in Kontakt zu treten. Zusätzlich zum Messe-Trubel und den unzähligen Ad-hoc-Treffen an den Ständen wurden insgesamt 1519 Geschäftstreffen über das Matchmaking-Portal vereinbart.

Auf der Chemspec Europe 2023 fanden insgesamt 43 Konferenzsitzungen statt.

Am ersten Tag wurden im Agrochemical Lecture Theatre die Perspektiven von zehn aufstrebenden Start-ups präsentiert, die Ideen und Ansätze zur Kohlenstoffabscheidung und -nutzung, Digitalisierung und grüne Chemie vorstellten. Das Konferenzprogramm umfasste ein zweitägiges Symposium, bei dem Lösungen für die Liefer-

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kette, Marktstrategien und Entwicklungen in der Branche diskutiert wurden. Im Pharma Lecture Theatre wurden in Vorträgen Einblicke in die Landschaft der pharmazeutischen Industrie gegeben. Im Vortragssaal der Regulierungsdienste wurden Sitzungen zu Reach und internationalen Vorschriften angeboten.

Die nächste Ausgabe der Chemspec Europe findet am 19. und 20. Juni 2024 auf dem Messegelände in Düsseldorf statt. In Basel hat bereits eine grosse Anzahl von Ausstellern ihre Teilnahme in 2024 bestätigt.

www.chemspeceurope.com

Über 4000 Fachleute besuchten die Chemspec Europe. (Bild: ChemieXtra)

Powerfuel Week 2023

Wasserstoff, oder was der Schweiz fehlt

Der strittige Energieträger spielt in der Schweiz bislang praktisch keine Rolle. Wer Mitte Mai im Verkehrshaus Luzern die Powerfuel Conference zum Thema alternative Energiesysteme besucht hat, weiss, dass sich das bald ändern könnte. Eine Bestandesaufnahme.

Luca Meister

Im Rahmen der Powerfuel Days widmete sich die Powerfuel Conference und das Synfuels Forum den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Herausforderungen der Schweizer Energieversorgung. Und diese sind vor dem Hintergrund der vorerst kaltgestellten Energiekrise nicht unbedeutend. Unter anderem, da die Schweiz gemäss dem Pariser Klimaabkommen, das 2030 die Halbierung der Emissionen gegenüber 1990 verlangt, ihr Ziel um ein Prozent verfehlt hat: 2020 wurde anstelle von 20 Prozent nur eine Reduktion von 19 Prozent erreicht. Das scheint nur auf Anhieb wenig. Da die Reduktionskurve mit den Jahren immer steiler ausfällt, vergrössern sich die geforderten Einsparnisse überproportional.

So erinnert Patrick Dümmler von Avenir Suisse daran, dass 68 Prozent des Energiemix noch ersetzt werden müsse. Kurz: Wir befinden uns erst am Anfang der Transformation.

Das Warten auf die Wasserstoff-Strategie Insbesondere im Bereich Wasserstoff hinkt die Schweiz hinterher. Während Deutschland 2020 seine Wasserstoff-Strategie bekannt gab und die EU mit dem «European Hydrogen Backbone» voranschreitet, könnte die Schweiz den Anschluss an das neue europäische Gasleitungsnetz riskieren. Dass eine von Ita lien nach Süddeutschland führende Leitung über Österreich geführt werden soll, obwohl die Schweiz über eine wasserstofftaugliche

Transitgasleitung verfügt, ist ein realistisches Szenario. Das Bundesamt für Energie soll sich aktuell um eine Anbindung bemühen. Eine anspruchsvolles Unterfangen, da das fehlende Energieabkommen mit der EU die energiepolitische Verhandlungsposition der Schweiz beeinträchtigt. Hoffnung geben allerdings die Pläne über einen Anschluss an die andere Leitung, welche die Schweiz tangiert und von Südfrankreich nach Süddeutschland geführt werden soll. Diese könnte die Schweiz über die Grenzgemeinde Oltingue versorgen. Dass die nationale Wasserstoff-Strategie frühestens im Herbst 2024 vorgestellt werden soll, stösst auf Kritik. Nach dem Referat von Markus Bareit vom Bundesamt für Energie machten Stimmen aus dem Fachpublikum auf die «ungünstigen oder

Welcher fährt am ökologischsten? Diese drei Migros-LKW mit Biogas-, Batterie- und Wasserstoffantrieb werden in einem Projekt mit der Empa auf Herz und Nieren getestet. (Bild: Luca Meister, ChemieXtra)

fehlenden Rahmenbedingungen» aufmerksam. Die Industrie verlangt gleichlange Spiesse und eine technologieneutrale Vorgehensweise vom Bund, der «aktuell die Elektrifizierung bevorzuge». So wurde bislang zum Beispiel keine Bedarfserhebungsumfrage bezüglich dem Einsatz von Wasserstoff in der Industrie durchgeführt. Auch Studien zu einer möglichen Wasserstoffnetzregulierung und einen möglichen Fördermechanismus für den Markthochlauf stehen noch an. Immerhin verfügt die Schweiz über ein Gasnetz von über 20 000 Kilometern, dessen Grossteil wasserstofftauglich wäre.

Stromnetzprobleme verhindern

Dass Wasserstoff bei der Energietransformation nicht die Hauptrolle einnehmen wird, ist klar. Doch der unsichtbare Energieträger eignet sich ideal für verschiedenste Ergänzungsanwendungen wie beispielsweise als Speicher für überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energiequellen. Mit dem wachsenden Bedarf durch Elektroautos und Co. kann damit das Stromnetz entlastet respektive Stromnetzprobleme verhindert werden. Weiter steht der aus Prozessen der Chemieindustrie oder Kehrichtverbrennungsanlagen gewonnene «weisse Wasserstoff» kostenlos zur Verfügung. Bei dessen Verwendung würde die Rechnung selbst mit den oft als zu niedrig geschimpften Wirkungsgraden wiedergutgemacht werden. Das Anwendungsspektrum des Gases reicht sogar bis zum Rohstoff für synthetische Kraftstoffe. Um in einem wirtschaftlichen Rahmen zu

bleiben, erachten Energiespezialisten als aktuell günstigste Variante den Import von Wasserstoff. Da dessen Speicherung viel Platz in Anspruch nimmt, würde die Versorgung über ein Leitungsnetz Sinn machen. Die Forschung stellt laufend neue Ansätze bereit, die in der Privatwirtschaft getestet werden. So zum Beispiel ein Solarreaktor der EPFL, der nutzbare Wärme und Sauer stoff produziert und darüber hinaus Was serstoff mit einer für seine Grösse beispiel losen Effizienz erzeugt. In anderen Worten: Innovative Verbrauchermodelle, die alle ihren Beitrag zu Nettonull leisten, werden an Relevanz gewinnen und an eine landes weite Infrastruktur angewiesen sein.

Neben der Transformation der Wertschöp fungskette, der Schliessung von Stoffkreis läufen und der Entwicklung systemischer Ansätze standen an der Powerfuel Conference auch Antriebsarten im Schlaglicht. Migros testet aktuell mit der Empa drei LKW mit verschiedenen alternativen Antrieben auf Herz und Nieren. Dabei wird der Warentransport mit Biogas, Elektrobatterie und Wasserstoff miteinander verglichen, um die geeigneten Einsatzbereiche der einzelnen Fahrzeugtypen festzulegen hinsichtlich Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit. Nach den zahlreichen Referaten über Energiekonzepte hörte es sich an wie aus einer anderen Zeit, als der Kollege nebenan in der Pause ins Telefon sagte: «Meine Batterie ist bald durch, ciao!»

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Dekarbonisierung in der Transportlogistik: Der im Verkehrshaus ausgestellte LKW mit Wasserstoffantrieb der Migros. (Bild: Luca Meister, ChemieXtra)

Labor 4.0

Prozessautomatisierung für alle

Labore in Kliniken, Industrie und Forschung sehen sich zunehmend konfrontiert, die Effizienz, Reproduzierbarkeit und Datenauswertung durch automatisierte Prozesse zu steigern. Doch existierende Cloud- und Softwareangebote entpuppen sich häufig als komplex. Ein neues Tool soll die Laborautomatisierung nun einfacher und flexibler gestalten.

Zahlreiche Prozesse werden in vielen Laboren nach wie vor von Hand und unter dauerhafter Aufsicht des Personals durchgeführt. Dies ist nicht nur zeitaufwändig, sondern bindet Laboranten auch an Tätigkeiten, die leicht automatisiert werden könnten. «Die Idee vom Labor 4.0 verspricht die Automatisierung manueller und sich wiederholender Aufgaben, sodass sich die Produktivität steigern, die Bearbeitungszeit verkürzen, die Sicherheit des Personals verbessern und Fehlerraten minimieren lassen», weiss Mesut Yilmaz, Business Development Manager bei der Heidolph Instruments GmbH & Co. KG.

Digitalisierung und Berührungsängste

Allerdings schrecken viele Labore trotz moderner Geräteausstattung nach wie vor davor zurück, ihre Abläufe zu automatisieren: «Auf dem Markt gibt es einerseits Pro -

zessleitsysteme, die eher statisch sind, also weniger Flexibilität erlauben und die von geschulten Prozessingenieuren bedient werden müssen. Diese Systeme sind für Produktionsumgebungen gedacht und werden oft über Jahre nicht verändert», erklärt Dr. Jan Saam, CTO bei der Ospin GmbH. Daher lohnen sich solche Varianten eher bei grossen Anlagen, da sich der Umstieg und die Investition erst über die Zeit amortisiert. «Andererseits sind viele Digitalisierungslösungen für das Labor darauf ausgelegt, dass die komplette Organisation auf einmal auf das gleiche Werkzeug umgestellt wird, was natürlich eine immense Hürde darstellt und auch den individuellen Bedürfnissen der verschiedenen Labore nicht gerecht wird», so Saam weiter. Hinzu kommt, dass der Markt neben lokalen Server-Lösungen nur wenige Cloud-Varianten bietet, die sich im Anwendungsbereich und der Ausrichtung deut-

lich unterscheiden und die Flexibilität im Laboralltag mit limitierten Nutzerlizenzen zusätzlich erschweren.

Damit der Umstieg zum Labor 4.0 flexibel und laborspezifisch erfolgen kann, hat Heidolph gemeinsam mit Ospin das Laborautomatisierungstool «Hei-Process» entwickelt. Anstatt die Automatisierung aber auf die gesamte Laborumgebung anwenden zu müssen, ist die intuitive Plattform skalierbar und erlaubt die Umstellung beginnend bei den einzelnen Prozessanforderungen. Dadurch lassen sich Prozesse ohne lange Einarbeitungszeit, Spezialkenntnisse und unverhältnismässig hohe Investitionen direkt automatisieren – mit einem Budget, das innerhalb der Entscheidungsräume der Laborleiter liegt. Die HeiProcess-Lösungen können jederzeit erweitert und untereinander vernetzt werden, sodass die Steuerung und Dokumentation sämtlicher Prozessschritte im Bereich Forschung, Entwicklung und Produktion von ausgewählten Geräten dezentral und ortsungebunden möglich wird.

Zugriff auf Geräte über Bedienoberfläche

Die Datenauswertung von Laborprozessen erfolgt vielerorts noch von Hand und verursacht Stress. Bei einer Automatisierung der Prozesse wird befürchtet, dass es zu Fehlern kommt und das Personal weniger Kontrolle hat. (iStock/Getty Images)

Mithilfe von Hei-Process können in der Basis-Variante Routineaufgaben von bis zu sechs Heidolph- oder Fremdgeräten automatisiert werden. Dazu wird das gewünschte Equipment einfach über die serielle Schnittstelle mit dem Ospin-Gateway verbunden. «Die kleine Box fungiert als Schaltzentrale und ermöglicht die Kommunikation zwischen den einzelnen Gerätekomponenten wie z. B. Pumpen, Rührwerke oder pH-Sensoren und stellt die Verbindung zur Webanwendung her, in der die gewünschten Parameter und Ablaufschritte ausgewählt werden», erklärt Saam. «Im Vergleich zu anderen Lösungen muss

dabei nicht erst eine spezielle Software auf einem bestimmten Computer installiert und konfiguriert werden – einfach Gateway einstecken, in der Web-Applikation einloggen und loslegen.» Hei-Process ist so konzipiert, dass über eine einzige Bedienoberfläche von jedem Browser aus auf die Geräte zugegriffen werden kann, die dafür unter anderem mit Bild und Status anzeige gespiegelt sind. Ein Farbcode zeigt auf einen Blick an, welche Geräte aktuell laufen, welche Prozesse abge schlossen sind und was in Vorbereitung ist.

«Es gibt natürlich ein ausgeklügeltes Rechtesystem mit dem präzise gesteuert werden kann, wer auf welche Geräte und Daten Zugriff hat. Zwar findet das Erstellen und Verwalten der Prozessabläufe sowie das Monitoring der Daten in der Cloudanwendung statt, die Prozesskontrolle erfolgt jedoch lokal auf dem Gateway», erklärt Saam. «Die einzelnen Prozesse werden direkt auf dem Gateway ausgeführt und sämtliche aufgezeichneten Sensorwerte und Prozessdaten zwischengespeichert, sodass z. B. ein Abbruch der Internetverbindung oder eine Störung in der Kommunikation zur Cloud den Prozessablauf nicht beeinträchtigen. Die gepufferten Daten werden zudem automatisch mit der Cloud-Applikation synchronisiert, sobald die Verbindung wieder besteht», ergänzt Yilmaz.

Damit Laborprozesse möglichst effizient und selbsttätig ablaufen und den Mitarbeitern Zeit für eigentliche Forschungsaufgaben lässt, steht bei der Bedienung via Browser (Ospin Web-App) die rezeptbasierte Prozesssteuerung im Fokus. «Ähnlich wie beim Kochen ist das Rezept eine Folge von Handlungsanweisungen deren Ausführung zum gewünschten Produkt führt. Mit diesem Ansatz lassen sich Analyse- und Produktionsprozesse in industriellen und akademischen Laboren spielend leicht automatisieren», fährt Yilmaz fort. Dementsprechend erlaubt Hei-Process den Anwen-

dern, Prozessabläufe vorab zu definieren, verändern und für eine Reproduktion zu hinterlegen. Dadurch braucht das Personal nicht bei jedem Zwischenschritt anwesend zu sein und muss Prozessübergänge auch nicht manuell einleiten. Je nach gewählter Tool-Variante können zudem in jeder Phase Sollwerte der verschiedenen Geräteparameter definiert werden. Auch lassen sich Phasenübergange zeitbasiert oder manuell auslösen und repetitive Schritte gruppieren.

Daten automatisch erfassen, Prozesse leicht reproduzieren

Eine Besonderheit des Tools ist die hohe Flexibilität, denn anders als bei vergleichbaren Lösungen gibt es keine Einschränkungen bei der Anzahl lizenzierter Benutzer. «Um mit Hei-Process zu starten, ist in der Einstiegsvariante eine einmalige Lizenzgebühr zu zahlen. Danach kann eine unbegrenzte Anzahl an Usern definiert werden», so Yilmaz. Die integrierte Geräte- und Benutzerrechtverwaltung via Web-App sorgt dabei für eine hohe Transparenz und erleichtert die Organisation insbesondere im Fall von Arbeitsgruppen und Prozessen im regulierten Umfeld. Dabei erfasst und do -

kumentiert das Tool automatisch sämtliche Daten der einzelnen Prozessabläufe für vollständige Reproduzierbarkeit. Dadurch können Abweichungen von der Vorgabe nachvollzogen und die Dokumentationspflicht ohne viel Aufwand eingehalten werden, selbst wenn unterschiedliche Anwender auf den Geräten arbeiten. Zum einen lässt sich anhand der User-ID genau nachverfolgen, wer welche Prozesse gefahren hat. Zum anderen sind die dokumentierten Daten nach Prozessende nicht manipulierbar. Die Suche nach Fehlern gestaltet sich somit einfach und deren Auftreten wird minimiert. Gleichzeitig bleibt das Tool stets auf dem neuesten Stand, indem Updates automatisch beim Start der Anwendung durchgeführt werden, sodass Nutzer regelmässig von den zusätzlichen Funktionen und Sicherheitsupdates profitieren. «HeiProcess ist die ideale Einstiegslösung, wenn man mit kleineren Prozessautomatisierungen starten und dann ohne komplizierte Vernetzungsschritte und steigende Kosten schrittweise den Weg zum Lab 4.0 gehen möchte», resümiert Yilmaz.

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Ortsungebunden und browserbasiert: Mit dem skalierbaren Laborautomatisierungstool «HeiProcess» können Anwender Prozessketten jederzeit planen, verfolgen, dokumentieren und auswerten. (Bild: Heidolph Instruments)

Neubau für Cannabisverarbeiter

Schlanke Infrastruktur mit Potenzial

Die Canexis Pharma AG ist ein Start-up-Unternehmen, das sich auf die Verarbeitung von medizinischem Cannabis spezialisiert hat. Der Firmengründer Sebastian Zeller widmete sich zuvor dem Anbau und Handel von medizinischem Cannabis und entschied sich, die Wertschöpfungskette durch die Herstellung von Cannabisbasierten Wirkstoffen zu erweitern. Mit dem Bau eines funktionalen Produktionsgebäudes setzte der Jungunternehmer seine Geschäftsidee um. Für die Planung und den Bau holte er IE Life Science ins Boot.

Aus Cannabis hergestellte Wirkstoffe für medizinische Anwendungen erfreuen sich in den Gesundheitsmärkten einer stark zunehmenden Nachfrage. In Deutschland und der Schweiz sind Cannabis-Medikamente mittlerweile legalisiert. Der Naturwissenschaftler und Cannabis-Experte Sebastian Zeller sah die Entwicklung von Cannabis zum anerkannten Medikament voraus und entschloss sich, die damit verbundene Chance zu packen. Unmittelbar nach der Gründung der Canexis Pharma AG startete das Projekt für den Bau einer Produktionsstätte, in der Cannabisblüten zu qualitativ hochwertigen Bulk-Produkten wie Extrakten, Destillaten und Isolaten verarbeitet werden sollten. Die entsprechenden Produktionsprozesse sind komplex und unterliegen den gesetzlichen GMPVorgaben. Deshalb hielt der Bauherr Ausschau nach einem Planungspartner, der mit dem GMP-Umfeld und der Produktion im Reinraum vertraut ist und über umfassendes Prozesswissen und Erfahrung verfügt. Seine Wahl fiel auf IE Life Science, die das Neubauprojekt begleitete und in kurzer Zeit zu einem erfolgreichen Abschluss brachte. Dabei übernahm IE Garantien für Kosten, Qualität und Termine.

1. Sorgfältig austariertes

Kosten-Nutzen-Verhältnis

Start-ups sind in der Regel mit Investitionskapital nicht verwöhnt. Die Canexis Pharma AG macht da keine Ausnahme. Deshalb war bei der Projektplanung für den Neubau von Anfang an klar, dass es nicht darum gehen konnte, eine Maximallösung zu realisieren. Ziel war es vielmehr, eine schlanke Produktionsinfrastruktur auf die Beine zu stellen, die dem Jungunternehmen einen erfolgreichen Markteintritt er-

möglichen würde. Die IE-Planer waren gefordert, mit möglichst wenig Kosten ein möglichst leistungsfähiges Fabrikkonzept zu entwickeln. Dieser Anspruch galt insbesondere für die Umsetzung einer GMPkonformen Umgebung. Diese sollte die für die Verarbeitungsprozesse von Cannabis erforderlichen Mindeststandards erfüllen. Klar war aber auch, dass das Gebäude Optimierungen und Erweiterungen ermöglichen musste. Die Planung mündete in einem kompakten Attikabau mit der Produktion im Erdgeschoss, Labors und Büros im Obergeschoss sowie Raumreserven im Attikageschoss für eine mögliche Indoor-Kultivierung von Cannabis.

2. Sichere Entscheidungsfindung in allen Phasen

Die Fabrikplanung für die Canexis Pharma AG orientierte sich konsequent am bewährten IE-Prinzip «von innen nach aussen». Der erste Schritt war eine Machbarkeitsstudie mit verschiedenen Lösungsansätzen und

der Definition der zentralen Anforderungen. Darauf aufbauend erfolgten die Konzeptentwicklung sowie die System- und die Ausführungsplanung. Besonderes Augenmerk richteten die Bauherrschaft und die IE-Planer auf kontinuierliche Optimierungen in den einzelnen Planungsphasen. In Workshops entwickelten sie Antworten auf die

Effizient organisierte Prozesse mit puristischem Erscheinungsbild. (Bilder: IE Group)

Hygienekonzept mit Fokus auf Compliance und Effizienz.

Fragen: Wollen wir das? Brauchen wir das? Gibt es eine schlankere Lösung? Die Entscheidungen fielen auf der Basis der User Requirement Specification (URS) und der GMP-Risikoanalysen. Den Experten von IE Life Science gelang es, die Planung so flexibel aufzusetzen, dass zeitnah auf prozessbedingte Anpassungen reagiert werden konnte.

«Dank der kompetenten Beratung und Unterstützung der Planer von IE Life Science ist es gelungen, im permanenten Austausch ein schlankes, effizientes Betriebskonzept zu entwickeln und ein konsequent auf ein ausgeglichenes Kosten-Nutzen-Verhältnis ausgerichtetes Produktionsgebäude

IE Group: Ihr Spezialist für Industriebauten

Wir planen, gestalten und realisieren Industriebauten. Unser Ziel ist die grösstmögliche Effizienz Ihrer Produktion – mithilfe von Industriebauten, die perfekt auf Ihre Fertigungsprozesse abgestimmt sind. Wir arbeiten in überschaubaren und somit schlagkräftigen Teams aus Branchenexperten, auf deren Motivation und Eigeninitiative Sie sich verlassen können. Denn bei uns sind alle Mitarbeiter am Unternehmen beteiligt. Selbstverständlich geben wir Ihnen auch Garantien zu Kosten, Termin und Qualitäten. IE Plast, IE Food, IE Packaging, IE Life Science, IE Technology, IE Graphic und IE Industrial sind in die IE Group eingebettet, die seit 1966 auf dem Markt ist und den nötigen finanziellen Rückhalt bietet – auch bei grossen Bauprojekten.

3. Überzeugendes Fabrikkonzept, kompetente Planer

Es gehört zu den Stärken von IE Life Science, dass Betriebsplaner und Architekten vom Projektstart bis zum Abschluss Hand in Hand zusammenarbeiten. Die IE-Architekten verstehen sich nicht allein als Gestalter von Gebäudehüllen, sondern sind mit Betriebslogistik, Raumorganisation,

GMP und Zonenkonzepten in der Pharmaindustrie vertraut und verfügen über entsprechende Erfahrung. Die IE-Betriebsplaner wiederum sind in der Lage, mit architektonischen Gesetzmässigkeiten professionell umzugehen und bei der Auslegung der Prozesse zu berücksichtigen. Beim Neubauprojekt für die Canexis Pharma AG erwies sich das Zusammenspiel der beiden Hauptdisziplinen im Fabrikbau als besonders wertvoll und entscheidend. Durch die enge Teamarbeit zwischen Betriebsplanern, Architekten und Fachplanern bot IE Life Science Gewähr für hohe Planungseffizienz, Flexibilität in allen Planungsphasen und ein den Zielen entsprechendes Endergebnis.

4. Ausgeklügeltes Zonenkonzept und schlanke Technik

Bei der Entwicklung des Hygienekonzepts setzten die Planer von IE Life Science alles daran, ein optimales Kosten-Nutzen-Verhältnis zu erreichen. Grundlage für die drei Geschosse bildete ein Zonenplan. Im Atti -

kageschoss wurden bereits die den GACPAnforderungen entsprechenden Räume für ein späteres Indoor Growing von Cannabis geschaffen. Die Reinraumflächen (Klasse E) reduzierten die IE-Planer auf das notwendige Minimum. Bei der Technik legten sie den Fokus auf einfache Systeme, die die Einhaltung der geforderten Umgebungsbedingungen unter Berücksichtigung der behördlichen Vorschriften gewährleisten. Material- und Personenflüsse wurden konsequent getrennt. Die auf die GMP-relevanten Bereiche konzentrierte, risikobasierte Qualifizierung erfolgte parallel zur Betriebs- und Bauplanung, was wesentlich zur Planungseffizienz beitrug.

5. Gelungene Umsetzung einer Vision Intelligentes Engineering beruht auf der Fähigkeit, komplexe Anforderungen unter Einbezug einer Vielzahl von Optionen in eine stringente Lösung zu überführen. Beim Neubauprojekt für die Canexis Pharma AG bestand die Herausforderung für die IE-Planer vor allem darin, durch eine auf das erforderliche Minimum reduzierte Infrastruktur ein Höchstmass an Produktivität zu erzielen. Entstanden ist nach nur gerade zwei Jahren Planungs- und Bauzeit eine funktionale, saubere und erweiterbare Fabrik mit effizient organisierten Prozessen und einem puristischen architektonischen Erscheinungsbild. Einfach rundum gelungen.

IE Life Science Zürich

Wiesenstrasse 7

CH-8008 Zürich

Tel. +41 44 389 86 00

zuerich@ie-group.com

www.ie-group.com

zu realisieren.»

Sebastian Zeller, Gründer und Geschäftsführer Canexis Pharma AG

Produktionsprozesse unterliegen den GMP-Vorgaben.

Radarsensor VEGAPULS 6X

VEGA läutet neue Füllstand-Ära ein

Wie optimiert man einen Füllstandsensor, der schon alles hat: Beste Fokussierung, höchste Genauigkeit, einfache Bedienung, universelle Kommunikation? Was beinahe wie eine rhetorische Frage klingt, führte bei VEGA dazu, dass weit mehr als nur ein noch besserer Sensor entstanden ist. Beim neuen VEGAPULS 6X zählt nicht der Sensor, sondern das, was sich in jedem konkreten Anwendungsfall maximal erreichen lässt: Einfach bessere Prozesse.

Klassischerweise beginnt die Suche nach einem geeigneten Radarsensensor mit der Frage, welche Frequenz den konkreten Einsatzfall wohl am besten abdecken könnte. 26 GHz, 80 GHz? Oder womöglich doch besser 6 GHz? Es folgen Überlegungen zu Medieneigenschaften, die die Messung beeinflussen könnten, anschliessend zu den Besonderheiten vor Ort an der Messstelle. Dann wiederum geben womöglich Temperaturbereiche oder aggressive Medien Anlass zum Grübeln. Reicht dafür ein StandardProzessanschluss aus oder sind besondere Materialien für höchste Anforderungen die bessere Wahl – schon, weil man damit im Zweifelsfall auf der sicheren Seite ist? Und worauf sollte zusätzlich geachtet werden, wenn der Sensor grosse Füllhöhen messen soll oder etwa ganzjährig Wind und Wetter ausgesetzt sein wird?

Solche und unzählige weitere Fragen machen eines deutlich: Wer die Wahl hat, hat die Qual. Kunden müssen aus einer Vielzahl von Radarsensoren wählen. Weil ausserdem die Anwendungsbereiche an Vielschichtigkeit zunehmen und die Prozesse komplexer werden, ist bei der grossen Zahl der Angebote ein guter Marktüberblick gefordert. Es braucht das entsprechende Know-how und viel Erfahrung, um eine zuverlässige Messung zu erhalten und kostspielige Fehlinvestitionen zu vermeiden.

Neue Gewissheit

«Einer für alle»

War die Gerätewahl bislang aufwendig und oft mit Rückfragen verbunden, so krempelt VEGA diesen Vorgang mit ihrem neuen VEGAPULS 6X von Grund auf um. «Letztlich zählt nicht der Sensor, sondern was

die Anwender damit in ihren individuellen Anwendungen erreichen können», sagt Florian Burgert, der als einer der verantwortlichen Produktmanager die Entwicklung von Beginn an eng mitbegleitet hat. «Die Gewissheit, mit ihrer Sensorwahl nicht nur schneller zum Ziel zu kommen, sondern auch sicher zu gehen, die beste Füllstandlösung einzusetzen, macht im Alltagsgeschäft den Unterschied.» Mit dem VEGAPULS 6X gibt es bei VEGA nur noch einen Sensor für alle Anwendungen. Hürden, wie die richtige Frequenz oder der DK-Wert des Mediums, stehen bei der Auswahl nicht mehr im Weg, denn die Auswahl der passenden Sensorspezifikation ist deutlich einfacher geworden. Der neue Konfigurator fragt nach der Art der Anwendung und ermittelt auf kürzestem Weg die benötigte Sensorausführung. Der gesamte Vorgang besteht nur noch aus wenigen Klicks. Dabei bleibt selbstverständlich das persönliche Gespräch eine gute Alternative zum Konfigurator. Das Ergebnis ist in jedem Fall eine zuvor nicht gekannte Einfachheit für Anwender und eine Messlösung, die unabhängig von den unzähligen Medien, Prozessbedingungen oder Behälterformen und -einbauten perfekte Ergebnisse liefert.

Über 1 Million Geräte im weltweiten Einsatz

Vor 30 Jahren begann die Radar-Erfolgsgeschichte des heutigen Weltmarktführers für Radar-Füllstandmesstechnik. Sie reicht über Meilensteine, wie das weltweit erste Zweileiter-Radar-Gerät und den ersten 80 GHz-Radarsensor für Flüssigkeiten am Markt. In der Summe hat VEGA inzwischen weit über 1 Million Messgeräte weltweit im Einsatz – in Branchen wie Chemie,

Das Sicherheitskonzept des VEGAPULS 6X ist ein Komplettangebot: Funktionale Sicherheit (SIL), ein System zur Selbstdiagnose und entwickelt nach der neuesten IT-Sicherheitsnorm IEC 62443-4-2, zum effektiven Schutz gegen Cyberangriffe. (Bild: VEGA)

Energie, Lebensmittel, Öl und Gas und vielen mehr. Mit jeder Generation konnte das Unternehmen neue Massstäbe setzen und neue Features für Radarsensoren entwickeln, die die Produkte noch zuverlässiger, genauer, robuster oder flexibler machten. Und immer stand die hohe Sensorqualität im Mittelpunkt.

Vierstufig und rundum abgesichert

Auch der VEGAPULS 6X wartet mit entscheidenden technischen Neuerungen auf: Er ist mit einem umfassenden Sicherheitskonzept ausgestattet. Seine funktionale Sicherheit ist gewährleistet, indem er die Anforderungen des korrespondieren -

den Integrity Level erfüllt. Der zertifizierte Sensor weist aussergewöhnliche SIL-Kennzahlen auf und bietet die notwendige Betriebssicherheit, um Risiken in sicherheitsgerichteten Anwendungen zu minimieren. Ein weiterer Fokus liegt auf der immer bedeutender werdenden «Cybersecurity». Hier erfüllt der VEGAPULS 6X konform nach IEC 62443 die strengsten Anforderungen an sichere Kommunikation und auch Zugangskontrolle. Er gewährleistet damit ganzheitliche Sicherheit des Prozesses bis in das Leitsystem. Wichtiger dritter Punkt seiner umfassenden Sicherheitsausstattung ist ein System zur Selbstdiagnose. Es erkennt lückenlos, ob die sichere Funktion des Sensors beeinträchtigt wurde und leistet einen wesentlichen Beitrag zur höheren Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit des Sensors. Zentral über diesen wichtigen Eigenschaften steht ein neuer Radar-Chip – in zweiter Generation direkt aus dem Hause VEGA. Weil am Markt kein Chip verfügbar war, der alle Anforderungen erfüllt hätte, machte sich das Forschungs- und Entwicklungs-Team an die Arbeit, diesen selbst von Grund auf zu designen. «Das Ergebnis fasst ziemlich komplett unsere Radarerfahrung aus drei Jahrzehnten zusammen», lobt VEGA-Produktmanager Jürgen Skowaisa das Ergebnis. «In diesem Umfang und seiner Funktionalität ist der Chip weltweit eine Besonderheit.» Es zeichnen ihn sein geringer Energieverbrauch, seine hohe Empfindlichkeit, die skalierbare Architektur und universelle Einsetzbarkeit aus. Ganz ohne zusätzliches Kabel lassen sich das Antennensystem und der Chip direkt miteinander verbinden.

Anders neu: Innovation der Werte

Neben den technischen Highlights setzte sich das VEGA-Radarteam von Beginn an mit Fragen auseinander, die weit über die Produktgestaltung hinausgingen: Wie wirkt

Ganz gleich, ob Flüssigkeit oder Schüttgut, Hochtemperatur, Druck, Staub oder extremer Lärm: Der VEGAPULS 6X liefert unter allen Prozessbedingen perfekte Messwerte.

(Bild: VEGA)

sich die Technik langfristig auf die Menschen aus, die sie anwenden? Wie kann deren Arbeit vereinfacht werden? Welche zukünftigen Ziele der Industrie lassen sich damit umsetzen oder neu verwirklichen? Mit dieser neuen Herangehensweise entstanden die Impulse, die den VEGAPULS 6X anders machen. Mit Blick auf die Menschen und die Prozessbedingungen ihrer Anwendungen sind andere Schwerpunkte in den Fokus gerückt. Dazu gehören Herausforderungen bei der Nutzung, wie der Druck, immer effizienter sein zu müssen, komplizierte Bedienverfahren oder Zeitdruck allgemein.

Jetzt von der Anwendung her denken

Die eigentliche Aufgabe von Füllstandsensoren ist es, Anwendern eine Hilfe zu sein und ihnen das Überwachen ihrer industriellen Prozesse zu erleichtern. Oft machen sie Prozesse zwar kontrollierbarer und effizienter, doch hinter ihrer prinzipiell einfa -

chen Bedienbarkeit bleibt eine Komplexität bei der Auswahl, die die Nutzung erschwert. Die Konsequenz, die VEGA mit dem VEGAPULS 6X daraus gezogen hat, fasst Produktmanager Jürgen Skowaisa mit zwei Worten zusammen: «Maximal vereinfachen.» Er vergleicht: «Gab es bislang viele Sensoren für eine Anwendung, so gibt es mit dem VEGAPULS 6X heute stattdessen einen Sensor für alle Anwendungen.» Schon die Inbetriebnahme sei mit wenigen Klicks oder Rahmendaten auf das Minimum reduziert worden. «Mit den Einstellungen ab Werk können unsere Kunden sogar einen bis ins Detail eingestellten Sensor bestellen, der nur noch montiert und angeschlossen werden muss. Einfacher geht es nicht», sagt Skowaisa.

Radar für Menschen gemacht

Mit dem VEGAPULS 6X hat VEGA ihre Radarmesstechnik durch vier wichtige Innovationen komplettiert: Mehr Sicherheit und Selbstdiagnose, neue Radar-Chiptechnologie, neue Anwendungsmöglichkeiten und einfachere Bedienung. «Darüber hinaus», betont Jürgen Skowaisa, «hat die Technik heute insgesamt einen so hohen Stand erreicht, dass nicht die sichere Funktion der Knackpunkt ist, sondern eigentlich nur noch die falsche Sensorwahl ein Risiko darstellen kann.» Durch die neue Herangehensweise des VEGAPULS 6X, biete VEGA in 99% aller Fälle verlässlich immer die richtige Sensorausführung für die jeweilige Anwendung, während für den Rest an Spezialanwendungen weiterhin die erfahrenen Anwendungstechniker zur Verfügung stünden. «Über die Technik, Frequenz oder Ausführung braucht sich der Anwender also in Zukunft keine Gedanken mehr machen – die Messung funktioniert einfach.»

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Vom Preisvergleich zum Wettbewerbsfaktor

Webinar «Logistikeinkauf neu gedacht»

Dachser Chem Logistics hat am 19. April 2023 ein Webinar unter dem Motto «Logistikeinkauf neu gedacht» durchgeführt. Dabei stellte Prof. Dr. Christian Kille, Professor für Handelslogistik und Operations Management an der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS), seine aktuelle Studie «Einkauf von Logistikdienstleistungen in der Chemie» vor und gab damit überraschende Impulse in eine lebhafte Diskussionsrunde aus Entscheidern der Branche (Einkauf, Logistik, Supply Chain Management). Am Ende war man sich über eines einig: In den vergangenen drei Jahren hat sich in der Chemielogistik derart viel geändert, dass ein grundsätzliches Umdenken und Umsteuern nötig wird.

Insbesondere hat sich die Chemielogistik von einem Käufermarkt zu einem Angebotsmarkt gewandelt. Damit sind die Zeiten, in denen eine einkaufende Person mit der Entscheidung für den niedrigsten Preis in der Regel nicht schlecht lag und die Dienstleistung als top vorausgesetzt wurde, vorbei. Heute geht es tendenziell häufiger um eine ganzheitliche Nutzenmaximierung unter gleichzeitiger Berücksichtigung vieler Faktoren, wie etwa die Stabilität ganzer Lieferketten, Gefahrguthandling, auf hohem Niveau schwankende Energiepreise, mehr Transparenz durch digitale Technologien. Als Lohn für die sorgfältige Auswahl von Dienstleistungen bzw. eines zentralen Dienstleisters winkt die Aussicht, sich mit

einem durchdachten Logistikkonzept vom Wettbewerb zu differenzieren. Denn das ist Chemielogistik heute: eine Möglichkeit, sich aus dem Feld der Mitbewerber herauszuheben.

Weshalb die eigene Logistikexpertise mehr zählt Prof. Dr. Kille und seine Mitautoren Dr. Andreas Backhaus (ehem. Senior Vice President bei BASF) und Constantin Reuter (Camelot Management Consultants) haben für ihre Studie über den Logistikwettbewerb in der chemischen Industrie Markt-, Güter- und Prozessanalysen durchgeführt sowie 27 Chemieunternehmen befragt. Demnach zwingen hohe Energie -

preise, Rohstoffknappheit, fragile Lieferketten, Kriege und andere geopolitische Rahmenbedingungen Chemieunternehmen, ihre Logistikpartner und Verlader zu einer Reorganisation.

In dieser «neuen Welt» sind Liefertreue und -fähigkeit keine Selbstverständlichkeiten mehr, müssen potenziell entgangene Umsätze oder Mehrkosten durch eine schlechte Logistikperformance stets mitkalkuliert werden. Denn die Qualität der eingekauften Logistik beeinflusst nachhaltig die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens.

Darum riet Prof. Dr. Kille in seinem Vortrag den Fachpersonen des Einkaufs eines Chemieunternehmens zum Aufbau eigener, spezifischer logistischer Expertise. Dabei seien die Produktion, die Energieversorgung, die Kunden und andere Bedarfs träger in den Mittelpunkt zu stellen und bei der Ausschreibung lieber zu Anfang mehr Zeit und Mühe zu investieren (z. B. Ziel-Identifizierung, Definition der Anforderungen im Detail, Nutzung von Gestal tungsspielräumen). Das sei besser als sich mit einer formal billigeren, aber bei etwaigen Störungen zu wenig robusten Logistikdienstleistung einem zunehmend unberechenbaren Markt stellen zu müssen.

Amazon, Militär und Vermögensanlage als Ideengeber

Als ein überraschendes Ergebnis hält die Studie fest: In der Chemiebranche nimmt die Logistik im Vergleich zu anderen Schlüsselindustrien in Deutschland einen hohen Anteil an den Gesamtkosten ein.

Ganzheitliche Nutzenmaximierung statt Preisminimierung: So werden Lieferketten nachhaltig gemanagt. (Bilder: Shutterstock)

Transparenz durch digitale Technologien: Wer weiss, wann Rohstoffe geliefert werden, kann seinem eigenen Kunden genauer sagen, wann der mit den Produkten rechnen kann – ein marktrelevanter Wettbewerbsvorteil.

Demnach sollte diese Branche auch bei Logistik-Innovationen die Nase vorn haben. Stattdessen ist hier noch viel Luft nach oben.

Zu den aktuell wichtigen Innovationsfeldern zählen zum Beispiel niedrigwassertaugliche Binnenschiffe, digitale Systeme zum Supply Chain Management inklusive automatisierte Ladestellenplanung, Robotereinsatz bei Gefahrgut-Transporten und autonome Fahrzeuge im Werkverkehr. Dynamisch geplante Transportketten, wie von Amazon und von fortschrittlichen Militärs vorgeführt, sind im Chemiebereich teilweise schon Realität, insbesondere im Bereich von Produkten für die Landwirtschaft. Ein weiteres Vorbild kann die Vermögensanlage abgeben: der Mix machts –die Balance zwischen «Kapazitäten sichern» und «Kosten minimieren». Die Studie betont, dass sich durch eine solche intelligente Logistik die Transportkosten erfahrungsgemäss um fünf bis zehn Prozent senken liessen.

Fragen beantwortete Prof. Kille mit Beispielen aus der Praxis

An den Vortrag schloss sich eine Fragerunde an. Dabei erläuterte Prof. Kille verschiedene Details im Einzelnen und brachte dabei interessante Beispiele aus der Praxis. Eines davon betrifft die Massgabe «Kostenvermeidung statt Kosteneinsparung» und wie ein Chemieunternehmen sie durch die Bereitstellung von Daten wie der ETA («estimated time of arrival») mit Leben füllt: Wer weiss, wann Rohstoffe

Wie von Amazon für den Konsumenten-Bereich vorgeführt: Dynamisch geplante Transportketten sind in der Chemielogistik teilweise schon Realität, insbesondere im Bereich von Produkten für die Landwirtschaft.

geliefert werden, kann seinem eigenen Kunden genauer sagen, wann der mit den Produkten rechnen kann – ein Wettbewerbsvorteil durch transparente Logistik. Auf die Frage nach der Art der Zusammenarbeit zwischen Chemieunternehmen und Logistikdienstleister antwortete Prof. Kille: «Es gibt in der Realität alle Modelle, zum Beispiel 3PL und 4PL. Der Transport wird heute allerdings praktisch immer extern vergeben, während zum Beispiel die Lager haltung gern im eigenen Betrieb verbleibt.» Bei der 3rd-Party-Logistik (3PL) lagert das Chemieunternehmen Transport und Logistik zwar aus, behält aber die Kontrolle; bei der 4th-Party-Logistik (4PL) übernimmt der Logistikdienstleister die gesamte Lieferkette. Die Zuhörer interessierte ausserdem, inwieweit es infolge der Corona-Pandemie zu einem Aufbau höherer Lagerbestände und grösserer Produktionskapazitäten in Europa kommen werde. Einschätzung von Prof. Kille: «Nicht heute oder morgen – es ist ein stetiger Prozess. Zurzeit werden vie le strategische Entscheidungen zu Produk tionsstandorten und Lagern getroffen. Inner halb von fünf Jahren erwarte ich den Aufbau grösserer Kapazitäten, besonders in Osteuropa.»

Einen enormen Schub für die Optimierung der Chemielogistik erwartet Prof. Kille von der Künstlichen Intelligenz (KI), weil sie verborgene Muster erkennen kann. Ein aus dem Leben gegriffenes Beispiel: Eine englische Supermarktkette hat mit KI ermittelt, dass sich unter 18 Grad Aussentemperatur

mehr Broccoli verkaufen und über 25 Grad Aussentemperatur tendenziell mehr gewaschener Salat. Analog dazu wird auch für die Chemie- und Pharmaindustrie die KIMustererkennung überraschende Ergebnisse zutage fördern – und zwar viel schneller und mit deutlich weniger Personal als man sich das heute vorstellen kann. Insbesondere für ein nachhaltigeres Wirtschaften erwartet sich Prof. Kille von KI einen spürbaren Beitrag.

So gewann das Publikum eine Reihe neuer Ideen und freut sich schon auf eine mögliche Fortsetzung dieses ansprechenden Formats von Dachser Chem Logistics zum Austausch über Fragen der Chemielogistik.

Kontakt

Business Development Manager Switzerland

DACHSER Spedition AG

selina.hipp@dachser.com dachser.ch

Robotik im Labor

Flüssig-flüssig-Extraktion per Knopfdruck

Die flüssig-flüssig-Extraktion ist ressourcenintensiv und repetitiv. Zeit, dass diese Arbeit automatisch abläuft! Die Firma Metrohm, die für Präzisionsgeräte in der chemischen Analytik bekannt ist, lanciert ein neues Gerät: einen vollautomatischen Extraktionsroboter für Flüssig-flüssig- Extraktionen.

Flüssig-flüssig-Extraktionen sind noch heute nicht aus Analysen- und Forschungslabors wegzudenken und gehören nach wie vor zu den Standardverfahren, um Komponenten voneinander zu trennen. Der Prozess ist zeitaufwändig und für Mitarbeitende belastend, da häufig gesund heitsgefährdende Lösungsmittel eingesetzt werden müssen. Glücklicherweise kann der Vorgang jetzt durch den OMNIS Extraktionsroboter von Metrohm vollautomatisch durchgeführt werden.

Phasengrenze automatisch erkennen

Mit OMNIS wird die Probe nicht mehr geschüt telt, sondern gerührt. Die Phasengrenze wird äusserst präzise ermittelt und das Extrakt in einem neuen Becher gesam melt. In einem nächsten Schritt kann dieses mit wässriger Lösung ausge -

waschen werden. Während des gesamten Vorganges spielt es keine Rolle, ob die organische Phase leichter oder schwerer als die wässrige Phase ist. Mit unterschiedlichen Techniken kann ein Gemisch auch im Falle einer Emulsion, unklarer Phasentrennung oder starker Schaumbildung sauber getrennt werden. Sollte es zu einer unvollständigen Trennung kommen, reagiert OMNIS darauf und fügt automatisch Hilfslösemittel, wie beispielsweise Sole, hinzu.

In der Praxis stellt man die zu extrahierenden Proben auf einem Probe-Rack bereit und schliesst die Löse- und Reinigungsmittel an. Im Steuerungsprogramm werden die Proben in eine benutzerfreundliche Probentabelle eingetragen. Verschiedenste Parameter können individuell definiert werden: das zu extrahierende Volumen, die Menge an organischem Lösemittel, Rühr- und Trennzeiten, Einstellung des pHWertes, Zugabe von Verdünnungslösemittel und weitere mehr.

Um Kreuzkontaminationen zu vermeiden, kann das System zwischen jedem Schritt gereinigt und zusätzlich mit einem spezifischen Reagenz geprimed werden.

Mit diesem Verfahren kann in einem Durchgang ein Gemisch bis zu 230 ml extrahiert werden. Durch Kombination von

mehreren Durchgängen ist es auch möglich, grössere Volumina zu extrahieren. Die Extraktion wird in einem Report simultan protokolliert und jeder Schritt mit Zeit- und Detailangaben dokumentiert.

Erhöhte Arbeitssicherheit

Die Vorteile eines vollautomatischen Systems liegen auf der Hand: Der Chemikalienkontakt reduziert sich auf ein Minimum, die Arbeitssicherheit steigt, das Waschen von Pipetten und Scheidetrichtern entfällt, die Reproduzierbarkeit ist gewährleistet, Reagenzien werden nicht verwechselt und die Zeitersparnis ist beträchtlich.

Die Möglichkeiten mit diesem Gerät sind nahezu grenzenlos, da das Team von Metrohm auf kundenspezifische Anliegen eingeht und nach optimalen Lösungen sucht. «Eine flüssig-flüssig-Extraktion per Knopfdruck ist eine grossartige Innovation, auf die moderne Laboratorien schon lange gewartet haben», meint Gerhard Schönen -

berger, CEO der Metrohm Schweiz AG.

Metrohm Schweiz AG

OMNIS erkennt die Phasengrenze äusserst präzise und trennt die organische von der wässrigen Phase.

Schematische Darstellung der Extraktion: Glas 1: Gemisch, Glas 2: Gemisch nach Trennzeit, Glas 3: gesammelte organische Phase, Glas 4: restliche wässrige Phase. (Bilder: Metrohm)

OMNIS Extraktionsroboter für die automatisierte Flüssig-flüssig-Extraktion.

Laborzufälle

Ein neues Pigment: Böhnisch-Blau

Es basierte alles auf einem Unfall im Labor: Zufällig entdeckten Mitarbeitende an der FH Münster ein neues Blaupigment, das durch seinen aussergewöhnlichen Farbton besticht.

Die Geschichte der Farbe Blau reicht bis in Jahr 2300 vor Christus zurück: Ein als «Ägyptisch Blau» bezeichnetes Pigment zählt heute zu den ältesten künstlich hergestellten Farbpigmenten. Seit jeher gilt Blau als Farbe der Könige, da es in der Natur sehr selten vorkommt. «Blau sind in der Natur eigentlich nur der Himmel und das Meer – beides unbezwingbare Einheiten, die Menschen in früherer Zeit daher dem Göttlichen zugeordnet haben», erläutert Prof. Dr. Thomas Jüstel der FH Münster.

Schon früh fanden deswegen Versuche statt, den Farbton künstlich herzustellen –meist auf Basis von Kupfersilikaten. Die Geschichte der künstlich hergestellten blauen Farbpigmente setzt sich fort mit dem «Han-Blau» aus der Zeit der ZhouDynastie in China und geht weiter mit «Preussisch oder Berliner Blau», das ein Berliner Farbenhersteller Anfang des 18. Jahrhunderts erstmals synthetisierte.

Vom Zufall zum Patent

Nun ist im Labor für Anorganische Chemie an der FH Münster ein neues Pigment entstanden. Bei einem Versuch zur Herstellung eines rot emittierenden Leuchtstoffs für Weisslicht-LED bildete sich zufällig das

neue Blaupigment. «Aus Mangan in einer vier-wertigen Oxidationsstufe, also Mn4+, ist eigentlich unbeabsichtigt Mn5+ entstanden. Dieses leuchtet nicht, absorbiert aber grünes und rotes Licht und ergibt somit ein blaues anorganisches Pigment. Nicht gerade das, was wir eigentlich herstellen wollten», berichtet Jüstel. «Unser damaliger Doktorand David Böhnisch rief mich zum Versuch, um mir die Farbe zu zeigen. Da Blaupigmente nur sehr selten in der Natur vorkommen, sind neue künstliche Blaupigmente sehr begehrt.»

Die Geschichte ist ein Paradebeispiel dafür, wie es so oft in der Chemie läuft: Aus einem Unfall entsteht etwas Neues und Wertvolles. Inzwischen ist die Farbe nach ihrem Entdecker benannt – BöhnischBlau – und wurde von der Firma Merck zum Patent angemeldet.

www.fh-muenster.de

Ägyptisch-Blau, Böhnisch-Blau und Preussisch Blau. (Bild: FH Münster/Julia Kaumeier)

Durch einen Zufall entstanden: BöhnischBlau. (Bild: FH Münster)

Ein einzigartiger Solarreaktor

Wasserstoff aus Antennen

EPFL-Forscher haben einen Solarreaktor im Pilotmassstab gebaut, der nutzbare Wärme und Sauerstoff produziert und darüber hinaus Wasserstoff mit einer für seine Grösse beispiellosen Effizienz erzeugt.

Sie ist leicht zu übersehen, da sie an eine Satellitenschüssel oder eine andere Telekommunikationsinfrastruktur erinnert. Die Parabolantenne auf dem Campus der EPFL stellt jedoch etwas Besonderes dar, da sie wie ein künstlicher Baum funktioniert. Ein Reaktor über der Parabolschüssel konzentriert die Sonnenstrahlung fast 1000 Mal und wandelt das Sonnenlicht in Wasserstoff, Sauerstoff und Wärme um.

Erstmals auf Systemebene

«Das ist die erste Demonstration einer solaren Erzeugung von Wasserstoff auf Systemebene. Im Gegensatz zu den Standarddemonstrationen im Labormassstab schliesst diese alle Hilfsgeräte und -komponenten ein, was uns eine bessere Vorstellung von der zu erwartenden Energieeffizienz vermittelt, wenn wir das System als Ganzes betrachten», erklärt Sophia Haussener, Leiterin des Laboratory of Renewable Energy Science and Engineering (LRESE) an der Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur. «Mit einer Ausgangsleistung von über zwei Kilowatt haben wir die Ein-Kilowatt-Grenze für unseren Pilotreaktor geknackt und gleichzeitig einen rekordverdächtigen Wirkungsgrad für diesen grossen Massstab erreicht. Die in dieser Arbeit erreichte Produktionsrate von Wasserstoff ist ein ermutigender Schritt in Richtung einer kommerziellen Umsetzung dieser Technologie.»

Die Arbeit baut auf vorläufigen Forschungsergebnissen auf, die das Konzept im Labormassstab unter Verwendung des High-FluxSolarsimulators des LRESE demonstrierten und 2019 veröffentlicht wurden. Jetzt hat das Team die Ergebnisse ihres hochskalier-

ten, effizienten und produktübergreifenden Prozesses unter realen Bedingungen erneut in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht.

Abwärme wird genutzt Wird die Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser mit Hilfe von Sonnenenergie als künstliche Photosynthese bezeichnet, kann das LRESE-System gleichzeitig auch Wärme und Sauerstoff erzeugen – und zwar in grossem Massstab.

Nachdem die Sonnenstrahlen in der Schüssel konzentriert werden, wird Wasser in den Brennpunkt gepumpt, wo sich ein integrierter photoelektrochemischer Reaktor befindet. In diesem Reaktor nutzen photoelektrochemische Zellen die Sonnenenergie, um Wassermoleküle zu elektrolysieren oder in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Dabei wird auch Wärme erzeugt,

die jedoch nicht als Systemverlust freigesetzt wird, sondern durch einen Wärmetauscher geleitet wird, sodass diese zum Beispiel für eine Gebäudeheizung genutzt werden kann.

Neben den primären Outputs des Systems – Wasserstoff und Wärme – werden auch die bei der Photoelektrolyse freigesetzten Sauerstoffmoleküle zurückgewonnen und genutzt. «Sauerstoff wird oft als Abfallprodukt angesehen, aber in diesem Fall kann er auch genutzt werden, zum Beispiel für medizinische Anwendungen», fährt Haussener fort.

Skalierung in «künstlichem Garten»

Das System eignet sich für industrielle, gewerbliche und private Anwendungen. Die SoHHytec SA, ein aus dem LRESE entstandenes Start-up, setzt den Solarreaktor be -

Celia Luterbacher ¹

Die Parabolantenne am Laboratoire de la science et de l’ingénierie des énergies LRESE an der EPFL. (Bild: EPFL)

reits ein und vermarktet ihn. Das Unternehmen arbeitet mit einer Schweizer Metallproduktionsstätte zusammen, um eine Demonstrationsanlage im Multi-100-Kilowatt-Massstab zu bauen, die Wasserstoff für Metallglühprozesse, Sauerstoff für nahegelegene Krankenhäuser und Wärme für den Warmwasserbedarf der Fabrik produzieren wird.

«Mit der Pilotdemonstration an der EPFL haben wir einen wichtigen Meilenstein erreicht, indem wir eine noch nie dagewesene Effizienz bei hohen Leistungsdichten demonstriert haben. Wir sind nun dabei, das System in einem künstlichen Garten zu skalieren, in dem jeder dieser künstlichen Bäume auf modulare Weise eingesetzt wird», sagt Saurabh Tembhurne, Mitbegründer und CEO von SoHHytec.

Precise results and long-term operation based on features such as intelligent syringe wash and Xtra live septum for extended service life

Grows flexibly with lab’s future needs through customizable accessory set-up options and manyupgrade possibilities

Energie für Industrie und Haushalte

Das System könnte für die Zentralheizung und Warmwasserbereitung in Privathaushalten und Unternehmen sowie für den Betrieb von Wasserstoff-Brennstoffzellen eingesetzt werden. Bei einer Leistung von etwa einem halben Kilogramm Solarwasserstoff pro Tag könnte das System auf dem EPFL-Campus rund 1,5 Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge antreiben, die eine durchschnittliche Jahresstrecke zurücklegen, oder bis zur Hälfte des Strombedarfs und mehr als die Hälfte des jährlichen Wärmebedarfs eines typischen Schweizer Vier-Personen-Haushalts decken. Während das System der künstlichen Photosynthese auf dem besten Weg zur Skalierung ist, erforscht Haussener bereits neue technologische Wege. Insbesondere arbeitet das Labor an einem gross angelegten solarbetriebenen System, das Kohlendioxid anstelle von Wasser spaltet und so nützliche Materialien wie Synthesegas für Flüssigtreibstoff oder den grünen Kunststoffvorläufer Ethylen liefert.

www.epfl.ch

Expert-level measurement results ensured by “Analytical Intelligence” functionality startedwith just a click

Application-specific configuration through various syringe sizes allowing flexible injection volumes

www.shimadzu.ch/suits-perfectly

Nahaufnahme des Solarreaktors (Bild: EPFL)

The Analytical Intelligence logo is a trademark of Shimadzu Corporation.

«Wir haben eine noch nie dagewesene Effizienz bei hohen Leistungsdichten demonstriert.»

Saurabh Tembhurne, CEO von SoHHytec

FCKW-Emissionen

Anstieg ozonzerstörender Chemikalien

Eine neue Studie hat ergeben, dass die Emissionen von fünf ozonabbauenden Chemikalien, deren Herstellung für die meisten Verwendungszwecke im Rahmen des Montreal-Protokolls verboten wurde, zwischen 2010 und 2020 rapide angestiegen sind. Inwiefern geben die beobachteten Zunahmen Anlass zur Sorge?

Karin Vergoth ¹

Die Emissionen dieser fünf Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) entstehen zum Teil durch Leckagen bei der Herstellung von ozonfreundlichen Ersatzstoffen. Obwohl Emissionen dieser Art von Nebenbzw. Zwischenprodukten im Rahmen des Montreal-Protokolls erlaubt sind, stehen sie im Widerspruch zu dessen Zielen –und die beobachteten Zunahmen geben Anlass zur Sorge. «Diese Art von Emissionen geraten jetzt in unseren Blickwinkel, weil das Montreal-Protokoll so erfolgreich ist», sagt Luke Western, Hauptautor der Studie und Forscher an der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und der University of Bristol. «Die FCKW-Emissionen aus weit verbreiteten Anwendungen, die inzwischen verboten

sind, sind auf ein so niedriges Niveau gesunken, dass wir die FCKW-Emissionen aus früher unbedeutenden Quellen jetzt auf dem Radar haben.»

Die Studie wurde von einem internationalen Team von Forschenden der NOAA, der University of Bristol, der Empa, des CSIRO, der University of East Anglia, der University of California San Diego, der University of Colorado in Boulder und des Forschungszentrums Jülich durchgeführt. Sie wurde im Magazin Nature Geoscience veröffentlicht.

Ozonschicht trotz Treibhauseffekt

nicht unmittelbar gefährdet

Den Forschern zufolge gefährden die Emissionen dieser FCKW die Erholung der Ozonschicht derzeit nicht wesentlich. Durch den aktuellen Anstieg könnten sie jedoch künftig einen bedeutenden Beitrag zu den Gesamtemissionen von ozonabbauenden Chemikalien leisten. Da es sich

um starke Treibhausgase handelt, haben sie zudem Auswirkungen auf das Klima: Insgesamt entsprechen ihre Emissionen den CO2-Emissionen eines kleineren Landes wie der Schweiz im Jahr 2020. Das entspricht etwa einem Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen in den USA oder ein Tausendstel der globalen Treibhausgasemissionen.

FCKW sind Chemikalien, welche die schützende Ozonschicht zerstören. Früher wurden sie in grossem Umfang für die Herstellung hunderter Produkte verwendet, etwa Aerosolsprays, Treibmittel für Schaumstoffe und Verpackungsmaterialien sowie Lösungs- und Kühlmittel. Die Produktion von FCKW für diese Zwecke wurde 2010 im Rahmen des Montreal-Protokolls verboten.

Der internationale Vertrag verbietet jedoch nicht die Verwendung und Entstehung von FCKW bei der Herstellung anderer Chemikalien, beispielsweise teilhalogenierte Flu -

Höhenforschungsstation Jungfraujoch: Die FCKW-Emissionen gefährden die Erholung der Ozonschicht derzeit nicht wesentlich, doch durch den Anstieg könnten sie künftig einen bedeutenden Beitrag zu den Gesamtemissionen ozonabbauender Chemikalien leisten. (Bild: Empa)

1 Empa

orkohlenwasserstoffe (HFKW) und in jüngerer Zeit auch teilhalogenierte Fluorolefine (HFO), die beide als Ersatz für FCKW entwickelt wurden.

Die Studie konzentrierte sich auf fünf FCKW, von denen derzeit kaum Verwendungszwecke bekannt sind – FCKW-13, FCKW-112a, FCKW-113a, FCKW-114a und FCKW-115 – und die eine atmosphärische Lebensdauer von 52 bis 640 Jahren haben. Was ihre Auswirkungen auf das Ozon betrifft, so entsprechen die Emissionen dieser fünf FCKW etwa einem Zehntel der derzeitigen Emissionen von FCKW-11, einem der am häufigsten kontrollierten Stoffe dieser Gruppe.

Rekordverdächtige Konzentrationen

Das Forschungsteam hat anhand von Messungen an 14 Standorten auf der ganzen Welt – darunter auch die Stationen des AGAGE-Netzwerks («Advanced Global Atmospheric Gases Experiment») sowie die von der Empa betriebene auf dem Jungfraujoch – und eines atmosphärischen Transportmodells aufgezeigt, dass die Häufigkeit und die Emissionen dieser FCKW in der Atmosphäre weltweit zugenommen haben. Dies, nachdem ihre Produktion für die meisten Verwendungszwecke im Jahr 2010 eingestellt wurde. 2020 erreichten sie gar einen Rekordwert. Die Forscher stellten fest, dass die erhöhten Emissionen von drei der untersuchten FCKW – FCKW-113a, FCKW-114a und FCKW-115 – zum Teil auf ihre Rolle bei der Herstellung von zwei gängigen HFKW zurückzuführen sein könnten, die hauptsächlich in Kühl- und Klimaanlagen verwendet

werden. «Da die wahrscheinlichste Quelle dieser Verbindungen derzeit Nebenprodukte der HFKW-Industrie sind, besteht die Sorge, dass die Emissionen dieser FCKW angesichts der Produktionsprognosen für einige HFKW-Produkte der neuen Generation weiter zunehmen könnten», erklärt Martin Vollmer von der Empa, einer der Mitautoren der Studie.

Die Ursachen für den Anstieg der Emissionen der beiden anderen FCKW, FCKW13 und FCKW-112a, sind dagegen weniger klar. Vollmer fährt fort: «Uns ist kein aktueller chemischer Fluorkohlenstoffprozess bekannt, bei dem diese beiden Stoffe als Zwischen- oder Nebenprodukt auftreten.»

Zeit für eine Verschärfung des Montrealer Protokolls?

Die Forschenden konnten nicht feststellen, woher die Emissionen kommen; sie dokumentierten zwar den Anstieg der weltweiten Emissionen, waren aber nicht in der Lage, bestimmte Quellregionen zu identifizieren. Einer der Gründe dafür, so Stefan Reimann von der Empa, ein weiterer Mitautor der Studie, sind die zahlreichen «blinden Flecken» im globalen Überwachungsnetz: «Auch, wenn in dieser Studie Messungen von verschiedenen Netzwerken und Gruppen kombiniert wurden, haben wir aus mehreren Regionen der Welt, darunter jene mit der grössten globalen Fluorkohlenstoffproduktion, kaum Messdaten.» Dies betrifft China, Indien, Russland, Afrika und Südamerika. Wenn die Emissionen dieser fünf FCKW weiter ansteigen, könnten die Auswirkungen einige der im Rahmen des Montreal-

Vermutlich sind die Emissionenauf die Herstellung zweier gängiger HFKW zurückzuführen, die hauptsächlich in Kühl- und Klimaanlagen eingesetzt werden.

Protokolls erzielten Fortschritte wieder zunichtemachen – und zudem erheblich zur globalen Erwärmung beitragen, so die Forscher. Die Studienautoren halten fest, dass die Emissionen durch die Verringerung von Leckagen im Zusammenhang mit der HFKW-Produktion und durch die ordnungsgemässe Vernichtung aller mitproduzierten FCKW verringert oder vermieden werden könnten. «Angesichts des kontinuierlichen Anstiegs dieser Chemikalien in der Atmosphäre ist es vielleicht an der Zeit, über eine Verschärfung des MontrealProtokolls nachzudenken», sagt ein weiterer Mitautor der Studie, Johannes Laube vom Forschungszentrum Jülich. Ein Fazit der Studie sei, so Luke Western, dass die Produktionsprozesse für einige der FCKWErsatzstoffe möglicherweise nicht vollständig ozonfreundlich sind, selbst wenn die Ersatzstoffe selbst dies sind.

(Bild: Envato)

Abwasserverwertung

Wie aus Abwasser Bioplastik gewonnen wird

Kläranlagen können mehr als Abwasser reinigen. In Zukunft sollen sie auch Ressourcen zurückgewinnen. Ein Ansatz, den Forschende der Eawag verfolgen, ist die Umwandlung des im Abwasser enthaltenen organischen Kohlenstoffs in Bioplastik mit Hilfe von Bakterien.

Claudia Carle ¹

Die Reinigung von Abwasser zum Schutz der menschlichen Gesundheit und der Gewässer ist nach wie vor die primäre Aufgabe von Kläranlagen. Daneben wird auf dem Weg zu einer Kreislaufwirtschaft aber auch die Rückgewinnung von Ressourcen immer wichtiger. Abwasser enthält beispielsweise viel organischen Kohlenstoff, der häufig in Methan zur Energieerzeugung umgewandelt wird. Antoine Brison und Nicolas Derlon von der Abteilung Verfahrenstechnik der Eawag haben nun untersucht, ob und wie sich aus dem organischen Kohlenstoff stattdessen Biokunststoff als höherwertiges Produkt gewinnen liesse. Sie arbeiten dafür mit Bakterien, die organischen Kohlenstoff in Form von Polyhydroxyalkanoaten (PHA) speichern können. Diese Biopolymere dienen den Bakterien als Energie- und Kohlenstoffquelle. Sie können aus den Bakterienzellen extrahiert und zu biologisch abbaubarem Kunststoff weiterverarbeitet werden.

Liesse sich Bioplastik aus Abwasser gewinnen, böte das einige Vorteile gegenüber der heutigen Herstellung. PHAs werden derzeit aus Primärrohstoffen wie Zucker oder Pflanzenölen unter sterilen Bedingungen produziert. Das führt zu hohen Produktionskosten, weshalb PHA-Bioplastik trotz seiner attraktiven Eigenschaften bisher nicht mit Kunststoffen auf Erdölbasis konkurrieren kann und daher ein Nischenprodukt bleibt. Die Verwendung von organischem Kohlenstoff aus Abwasser, das kostenlos zur Verfügung steht, sowie die Verwendung von mikrobiellen Mischkulturen, die keine energieintensi -

ven, sterilen Bedingungen erfordern, sind daher ein vielversprechender Ansatz. Für die Produktion dieser Biokunststoffe aus Abwasser braucht es drei Schritte: Zuerst muss möglichst viel des organischen Kohlenstoffs aus dem Abwasser gewonnen werden. Anschliessend muss dieser Kohlenstoff zu flüchtigen Fettsäuren vergoren werden, den Vorstufen der PHA. In dem fettsäurereichen Substrat können die Forschenden schliesslich gezielt PHA-Speicher-Bakterien züchten.

Platzsparende Mikrosiebe scheiden Kohlenstoff ab Für die Abscheidung des organischen Kohlenstoffs aus dem Abwasser verglichen die Forschenden zwei verschiedene Methoden: Zum einen die in den meisten Kläranlagen vorhandenen Vorklärbecken, zum anderen Mikrosiebe als alternative Abscheidetechnologie. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Methoden organischen Kohlenstoff gleichermassen effizient aus dem Abwasser abscheiden können. Besonders hoch war die Ausbeute, wenn dem Abwasser zuvor Flockungsmittel zugesetzt wurde, so dass sich kleinere Partikel zu grösseren zusammenklumpten und damit besser abgeschieden werden konnten. Auf diese Weise konnten rund

60 Prozent des im Abwasser enthaltenen organischen Kohlenstoffs gewonnen werden.

Bei der Fermentation des mit den beiden Abscheidetechnologien gewonnenen Kohlenstoffs entstanden Substrate, die eine ähnliche Zusammensetzung und Menge an Fettsäuren aufwiesen. Daher eignen sich diese gleichermassen für die Produk-

Ein Reaktortyp, der zu Kläranlagen passt Wird PHA-Bioplastik umwelttechnisch hergestellt, kommen dafür bisher sog. Sequencing-Batch-Reaktoren (SBR) zum Einsatz, die stossweise mit dem Ausgangssubstrat beschickt werden. Kläranlagen arbeiten jedoch mit einem kontinuierlichen Durchfluss. Die Forschenden untersuchten daher, ob sich auch ein kontinuierlich beschickter Reaktor (Continuous Stirred Tank Reactor = CSTR) eignen würde, der die Integration der PHA-Produktion in bestehende Kläranlagen deutlich erleichtern würde. Es zeigte sich, dass in diesem Reaktor aus der gleichen Abwassermenge sogar deutlich mehr PHA-speichernde Biomasse erzeugt werden kann.

Aus Abwasser gewonnenes Bioplastik. (Bild: Antoine Brison, Eawag)

1 Eawag

tion von PHA-Kunststoff. Ein grosser Vorteil von Mikrosieben ist jedoch, dass sie deutlich kleiner sind – ihr Platzbedarf beträgt nur etwa 10 bis 15 Prozent desjenigen von Vorklärbecken. Das hat auch einige Schweizer Kläranlagen überzeugt, wie etwa die Kläranlage Sihltal (Zürich), die ab 2023 Mikrosiebe einsetzen wird.

PHA-Speicher-Bakterien in nährstoffarmen Milieus

Für die Produktion von PHA-Kunstoffen muss auf dem fettsäurereichen Ausgangssubstrat eine Biomasse gezüchtet werden, die viele PHA-Speicher-Bakterien enthält. Die Forscher untersuchten daher, unter welchen Bedingungen diese Bakterien am besten wachsen und sich gegenüber anderen, nicht PHA-speichernden Bakterien durchsetzen können. Da PHA Speicherstoffe sind, die Bakterien nur bei erschwerten Wachstumsbedingungen bilden, etwa wenn ein wichtiger Nährstoff wie Phosphor fehlt, lag die Vermutung nahe, dass Nährstoffmangel ein Selektionsvorteil für PHA-Speicher-Bakterien sein könnte. Die Forscher experimentierten daher in der Eawag-Versuchshalle mit synthetischem Abwasser mit unterschiedlichen Verhältnissen von Kohlenstoff zu Phosphor. Sie stellten fest, dass der Anteil der PHA-Speicher-Bakterien in der mikrobiellen Gemeinschaft tatsächlich zunahm, wenn die Phosphor-Verfügbarkeit abnahm. Im optimalen Fall dominierten die PHASpeicher-Bakterien mit über 90 Prozent, bildeten gleichzeitig am meisten PHAKunststoff und reinigten das Abwasser komplett von Kohlenstoff und Phosphor. Anschliessend wurden die Versuche mit realem Abwasser durchgeführt, dessen Zusammensetzung im Laufe des 150 Tage

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dauernden Versuchs schwankte. Obwohl die Nährstoffe Phosphor und Stickstoff dadurch nicht durchgehend limitierend waren, lagen am Schluss des Versuches bis zu 70 Prozent der Biomasse in Form von PHA vor.

Düngemittel und selbstreparierender Beton Noch braucht es weitere Untersuchungen, um die Prozesse zur Gewinnung von Biokunst stoff aus Abwasser besser zu verstehen und zu optimieren, bevor Pilotversuche in öffentlichen Kläranlagen stattfinden können. Aber wo sehen die Forschenden die Einsatzmöglichkeiten, wenn sich eines Tages tatsächlich Bioplastik aus Abwasser gewinnen lässt? «Selbst wenn diese Kunststoffe eines Tages wirtschaftlich rentabel sind, wäre es unmöglich, sie in solchen Mengen zu produzieren, um die Nachfrage der Gesellschaft nach ihren erdölbasierten Pendants zu decken», meint Antoine Brison. Ein gewichtiges Hindernis für die Nutzung von Biokunststoff aus Abwasser ist ausserdem, dass momentan die rechtlichen Rahmenbedingungen und die gesellschaftliche Akzeptanz dafür noch fehlen. Brison sieht für das Bioplastik aus Abwasser daher eher Potenzial bei spezifischen Nischenanwendungen – etwa als Umhüllung für Düngemittel, um eine langsame Freisetzung zu erreichen. Eine weitere Möglichkeit sei der selbstreparierende Beton, an dem eine niederländische Firma arbeite. Dort könnten PHAs als Kohlenstoffquelle für Bakterien dienen, die Risse im Beton beim Eindringen von Wasser reparieren, indem sie die Bildung von Kalk anregen.

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Vom Abwasser zum Biokunststoff PHA. (Grafik: Eawag)

Ilmac 2023

Smarte Prozesse für grüne Chemie der Zukunft

Landläufig zählen Aufforstungen zum Besten, was wir für unser Klima tun können. Doch längst nicht jeder neue Wald führt zu einer Abkühlung der Atmosphäre. Und auch in der Chemie- und Pharmaproduktion gilt: Nur mit gut durchdachter Prozessoptimierung wird der erhoffte Beitrag gegen die Erderwärmung wirklich erreicht.

Das beginnt schon bei den Grundstoffen. Statt der fossilen petrostämmigen Edukte wird man in Zukunft mit nachhaltigen Alter nativen arbeiten: weniger mit Ethen, der derzeitigen Plattformchemikalie Nr. 1, stattdessen häufiger mit Milchsäure, 5- Hydroxymethylfurfural (5-HMF) und Phenol aus Biomasse.

Anstelle von Kunststoffen auf Polyethylenund Polypropylen-Basis erhalten wir in Zukunft Plastik aus Polymilchsäure. Aus 5-HMF gewinnt man die Plattformchemikalie Furandicarbonsäure, erschliesst damit weite Bereiche von C6-Molekülen (d. h.: mit sechs Kohlenstoffatomen), eine umfangreiche Furanchemie sowie eine Route zu Polyethylenterephthalat-ähnlichem Plastik (PET).

Durch diese fundamentalen Veränderungen der Grundstoffchemie verschieben sich auch die Eigenschaften der Produkte und die Prozesse. Kurz: In der Grundstoffchemie bleibt kein Stein auf dem anderen, und das wird sich bis zu den Spezialitäten und bis zur Pharmaverpackung aus Plastik oder Verbundstoffen fortsetzen. Damit geht es in der augenblicklichen Umbruchphase um zweierlei: Kurzfristig

steht ein Feintuning laufender Prozesse an. Dafür stehen alle modernen Tools zur Verfügung, von einer umfassenden Steuerund Regelungstechnik bis hinunter zum intelligenten Kompressor, der seinen Energieverbrauch im Teillastbetrieb selbständig vermindert. Mittelfristig ist die Prozesstechnik auf die veränderte Chemiewelt auf der Basis nachwachsender Rohstoffe masszuschneidern. Dazu zählt unter anderem auch eine Labor- und Prozessanalytik, die den schwankenden Qualitäten von Ausgangsstoffen aus der Natur Rechnung trägt.

Die Ilmac in Basel gibt für die Zukunftschemie eine umfassende Orientierung, insbesondere mit dem Highlight Smart Processes an allen drei Tagen des Branchenevents. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus der Ausstellung innovativer Produkte und Lösungen, aus Wissenstransfer und der praxisnahen Präsentation realer Anwendungen. Hier gewinnen Besucherinnen und Besucher ein Gespür für das ganzheitliche Asset Management für effiziente Produktionsprozesse auf dem Stand der Technik. Dabei greift ein attraktives Programm in

Branchenevent Ilmac am Standort Basel

Dauer

Dienstag, 26. September 2023

9.00 bis 17.00 Uhr

Mittwoch, 27. September 2023

9.00 bis 19.00 Uhr

Ilmac Networking Apéro

17.00 bis 19.00 Uhr

Donnerstag, 28. September 2023

9.00 bis 17.00 Uhr

Ort

Messe Basel, Halle 1.0

Veranstalter

MCH Messe Schweiz (Basel) AG

E-Mail & Internet info@ilmac.ch

www.ilmac.ch

Zusammenarbeit mit der Schweizerischen Chemischen Gesellschaft das Thema «Nachhaltigkeit» in der Ilmac Conference auf, insbesondere am zweiten Eventtag.

Das grosse Ziel: Chemieanlagen vermindern ihren CO 2 -Footprint und arbeiten mit klimaschonenden, nachhaltigen Prozessen. (Bild: Adpic)

Digitalgestützte Verfahren erleichtern und verbessern die Prozessoptimierung in der Chemie- und Pharmabranche. (Bild: adpic)

Neuartige Partikel und Hilfsstoffe

Neue Technologien für mRNA-Arzneimittel

Die mRNA-Technologie wurde ursprünglich für die Krebstherapie entwickelt und kann gegen viele Krankheiten eingesetzt werden. Das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK erforscht gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft, wie mRNA-Therapeutika und andere Medikamente besser produziert und wirksamer angewendet werden können.

Die grosse Herausforderung beim Einsatz von RNA-Molekülen für medizinische Zwecke ist nach wie vor, dass sie sehr schnell enzymatisch abgebaut werden. Das heisst: Ohne einen speziellen Schutz können sie im Körper eines Menschen nicht lange genug bestehen, um an der richtigen Stelle ihre Wirkung zu entfalten. Für die Impfstoffproduktion wurden die mRNA-Moleküle in eine schützende Lipidhülle verkapselt. Derzeit verfügbare Technologien zur Erzeugung solcher Lipidnanopartikel und zur Verkapselung der Moleküle sind jedoch noch in ihrer Effizienz und Stabilität eingeschränkt.

Im Projekt «Zielgerichtete und langfristige Freisetzung von in Chitosan-Nanopartikeln verkapselten Wirkstoffen» arbeiten deshalb die FDX Fluid Dynamix GmbH, die Heppe Medical Chitosan GmbH, die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg sowie das Fraunhofer IPK an der Erforschung und Optimierung von neuartigen ChitosanPartikeln und Hilfsstoffen, um deren Produktion nachhaltiger, umweltverträglicher und flexibler zu gestalten und deren Wirkstofftransport zu verbessern.

Drug-Delivery-Systeme für kontrollierte lokale Freisetzung

Um die Nanopartikel für den Transport von mRNA-Therapeutika und anderen Wirkstoffen zu stabilisieren, untersuchen die Forscher den Einfluss der Partikelzusammensetzung und der Prozessführung auf die Eigenschaften der Nanopartikel. Auf dieser Basis entwickeln sie neue NanopartikelFormulierungen sowie innovative Verkapselungssysteme, sogenannte Drug-DeliverySysteme (DDS) für eine kontrollierte lokale Freisetzung der Wirkstoffe. Im Ergebnis des Grundlagenforschungsprojekts soll eine Plattformtechnologie entstehen, die es er-

möglicht, zielgenau die Partikeleigenschaften sowie die Freisetzungsdauer für einen mRNA-Wirkstoff zu steuern.

«Das wechselseitige Zusammenspiel zwischen Partikeleigenschaften, Wirkstoff sowie Trägersystem ist noch nicht vollständig erforscht. Indem wir die Nanopartikel-Eigenschaften wie Grösse, Ladung und Abbaubarkeit anpassen und eine geeignete biokompatible Trägermatrix identifizieren, wollen wir die Wirksamkeit von mRNA- und anderen Wirkstoffen über einen längeren Zeitraum ermöglichen», sagt Christoph Hein, Abteilungsleiter Mikro produktionstechnik am Fraunhofer IPK. «Auf diese Weise könnten Patientinnen und Patienten eine effektivere Behand lung erhalten.»

Die Stabilisierung von RNA-Komplexen und deren lokale und kontrollierte Freisetzung ist essentiell, damit das hohe therapeutische Potenzial von mRNA-Arzneiwirkstoffen zum Beispiel für Tumorbehandlungen, aber auch zur Therapie lokaler Erkrankungen von spezifischen Organen wie Auge oder Innenohr genutzt werden kann. Die angestrebten Forschungsergebnisse des Projekts könnten darüber hinaus helfen, eine mehrfache Applikation der Wirkstoffe zu vermeiden. Das ist bislang, wie mRNAbasierte Impfstoffe gezeigt haben, aus technologischer Sicht nicht möglich.

www.ipk.fraunhofer.de

Neuartige Chitosanpartikel und Verkapselungstechnologien sollen helfen, mRNA- und andere Wirkstoffe effizienter herzustellen. (Bild: Fraunhofer IPK, Larissa Klassen)

Untersuchungen der Empa geben Entwarnung

Ist verbranntes Graphen ein Problem?

Forschende der Empa haben Rückstände aus der Verbrennung von Graphen-haltigen Kunststoffen untersucht.

Fazit der Studie: Verbrannte Kompositmaterialien mit Graphen-Nanopartikeln sind bei einer akuten Belastung als unbedenklich einzustufen. Aber wieso?

Andrea Six ¹

Aufgrund seiner aussergewöhnlichen Eigenschaften wird Graphen heute einer Vielzahl von Kunststoffen zugesetzt. So verbessert das Kohlenstoff-basierte Material beispielsweise die Leitfähigkeit und die Stabilität von Verbundstoffen. Wie es um die Gesundheitsrisiken dieser vergleichsweise neuen Kompositmaterialien bestellt ist, untersuchen Forschende der Empa derzeit in mehreren Studien. Die jüngsten Untersuchungen befassen sich mit den Rückständen von Graphen-Nanoplättchen, die nach der Verbrennung der Verbundstoffe in Kehrichtverbrennungsanlagen oder bei einem Brandunfall entstehen können.

Lungenzellen im Test

Da der menschliche Organismus mit Graphen-Partikeln am ehesten über die Atem -

wege in Kontakt kommt, nutzten die Forschenden das an der Empa entwickelte 3-D-Lungenmodell mit Zellkulturen für die Toxizitätstests. Das Team von Peter Wick vom Empa-Labor für «Particles-Biology Interactions» in St. Gallen setzten Lungenzellen dabei Rückständen aus der Verbrennung von Kompositmaterialien, die Graphen-Nanoplättchen enthielten, aus. Um die Menge der Graphen-Partikel, denen Menschen dabei typischerweise ausgesetzt sind, möglichst realistisch abschätzen zu können, untersuchte und quantifizierte ein Team um Jing Wang vom «Advanced Analytical Technologies»Labor der Empa die Verbrennungsrückstände der Graphen-Verbundstoffe. Am interdisziplinären Projekt waren zudem Forschende des «Advanced Fibers»-Labors der Empa beteiligt.

Kunststoffharze können

schädlich sein

Anhand dieser Daten setzte das Team das 3-D-Lungenmodell realitätsnahen Bedin -

gungen aus, so dass Voraussagen zur akuten Toxizität von Graphen-Nanoplättchen nach der Verbrennung getroffen werden konnten. Die Ergebnisse zeigten, dass zwar Verbrennungsrückstände von Kunststoffharzen ohne Graphen bereits bekannte Reaktionen auslösen, die auf ein Gesundheitsrisiko hinweisen. Nach Kontakt mit den Rückständen der Graphen-Nanoplättchen gab es darüber hinaus aber keine Hinweise auf akute Schädigungen der Lungenzellen, wie etwa Entzündungsreaktionen, oxidativer Stress oder das Absterben von Zellen.

In einer früheren Studie hatten Forschende der Empa bereits zeigen können, dass die Gesundheitsrisiken von GraphenStaub, der durch Abrieb aus Polymerverbundstoffen entsteht, zu vernachlässigen sind. Die Auswirkungen einer anhaltenden Belastung mit Graphen-Nanopartikeln soll nun in langfristigeren Studien untersucht werden.

www.empa.ch

Graphen. (Bild: Shutterstock)

Transport geleerter Gefahrgutgebinde

Vermeintlich gefahrlos

Der Transport leerer, ungereinigter Verpackungen ist nicht gefahrlos. Verlader, die Sicherheit gewährleisten und die Vorschriften einhalten möchten, sollten feststellen, welche Gefahrgutreste vor Ort vorkommen können und in welchem Zustand die Gebinde sind.

In fast allen Industrien werden als Gefahrgut klassifizierte Produkte eingesetzt. Unter welchen Bedingungen geleerte, ungereinigte Gefahrgutgebinde abtransportiert werden dürfen, ist in den Gefahrgut-Vorschriften definiert. Es gibt vier Varianten:

1. Versand als Gefahrgut ohne Freistellungen

Bei der Standardvariante werden die Verpackungen so transportiert, als wären sie gefüllt. Das Fahrzeug hat die orangen Tafeln aufgeklappt, der Fahrer verfügt über eine ADR-Schulungsbescheinigung, die erforderliche Ausrüstung und das Beförderungspapier. Die leeren, ungereinigten Gebinde erfüllen dieselben Bedingungen wie gefüllte Gebinde:

– Gebinde dicht und verschlossen

Kennzeichnung mit Gefahrzettel und UN-Nummer des letzten Füllgutes

– Keine Gefahrgut-Rückstände an der Aussenseite

Die geforderten Einträge im Beförderungspapier sind bei geleerten Verpackungen jedoch vereinfacht. In den meisten Fällen reicht eine summarische Angabe «Leere Verpackungen mit Rückständen von», gefolgt von einer Auflistung der Gefahrzettel (Klasse und Nebengefahr) der Leergebinde.

2. Erleichterte Beförderung unter Freistellung ADR 1.1.3.6 ADR 1.1.3.6 beschreibt Freistellungen in Zusammenhang mit den Mengen, die pro «Beförderungseinheit» transportiert werden (auch als 1000-Punkte-Regel bekannt). Solange Verpackungen kein Gefahrgut der Beförderungskategorie 0 enthielten, fallen

leere, ungereinigte Verpackungen in die Beförderungskategorie 4. Dies bedeutet, dass ein Fahrzeug beliebig viele leere, ungereinigten Verpackungen mitnehmen und gleichzeitig die Freistellung nach ADR 1.1.3.6 anwenden darf. Bei Anwendung dieser Freistellung ist der Transport von vielen Anforderungen eines «normalen» Gefahrguttransports befreit. In der Schweiz gibt es noch eine national gültige Erleichterung gemäss SDR Unterabschnitt 8.1.2.1: «Ohne Beförderungspapier transportiert werden dürfen ungereinigte, leere Verpackungen der Beförderungskategorie 4 mit Ausnahme der UN-Nummer 3509».

3. Ausschluss jeder Gefahr

ADR 1.1.3.5 stellt fest, dass leere, ungereinigte Verpackungen nicht den ADR-Vorschriften unterliegen, «wenn geeignete Massnahmen ergriffen wurden, um mögliche Gefahren auszuschliessen. Gefahren sind ausgeschlossen, wenn Massnahmen zur Beseitigung der Gefahren (…) ergriffen wurden». Obige Anforderungen bedeuten, dass sich diese Freistellung in der betrieblichen Praxis nur schwierig umsetzen lässt, weil die leeren Gebinde dafür einen Reinigungs- oder Inaktivierungsprozess durchlaufen müssten. Ein solcher Aufwand ist meist nicht wirtschaftlich.

ckungen müssen nicht bauartgeprüft sein, aber flüssigkeitsdicht, durchstossfest und dicht verschlossen sein. Zudem muss diese vor der Befüllung und der Übergabe zur Beförderung auf Schäden überprüft werden.

Altverpackungen, die flüssige Gefahrgüter enthielten, müssen in starren Verpackungen verpackt werden, die mit Rückhaltemittel (z. B. saugfähigem Material) ausgerüstet sind. Altverpackungen, die feste Gefahrstoffe enthielten, dürfen in flexiblen Verpackungen (z. B. Big-Bags) verpackt werden. Zu beachten bei der Verwendung von UN 3509 ist die Sondervorschrift 663 mit zusätzlichen Einschränkungen wie:

4.

Transport als Gefahrgut der UN-Nummer 3509

Eingeführt wurde die UN-Nummer 3509 «Altverpackungen, leer, ungereinigt» um den Transport beschädigter Verpackungen und solchen mit fehlendem Verschluss abzudecken. Diese nicht mehr funktionstüchtigen Verpackungen dürfen nicht auf Ladeflächen gestellt oder mit Schrumpffolie auf einer Palette fixiert werden, sondern müssen regulär verpackt werden. Die Gebinde zur Verpackung von Altverpa -

– Die unter UN 3509 transportierten Gebinde gehen in die Entsorgung oder einen Recycling-Prozess

Bestimmte Gefahrenklassen und Stoffgruppen sind ausgeschlossen

– Gebinde mit Gefahrzettel 5.1 (brandfördernde Stoffe) dürfen nicht zusammen mit anderen Altverpackungen zusammengepackt werden (Brandgefahr)

Am Verladeort muss ein dokumentiertes Sortierverfahren etabliert sein

www.safetycenter.ch

Dr. Stephan Steines ¹

Auch Rückstände von entzündlichen Flüssigkeiten in leeren Gebinden bilden eine potenzielle Explosionsgefahr. (Bild: Shutterstock)

So lange bleiben Affenpockenviren auf Oberflächen

Seit 2022 verbreitet sich das Affenpockenvirus vermehrt von Mensch zu Mensch. Auch wenn die Ansteckung vorrangig auf direktem Körperkontakt beruht, ist es möglich, sich über kontaminierte Oberflächen zu infizieren. «Von Pockenviren ist bekannt, dass sie in der Umgebung sehr lange infektiös bleiben», erklärt Dr. Toni Meister aus der Abteilung für Molekulare und Medizinische Virologie der Ruhr-Universität. «Für

Affenpocken kannten wir die genauen Zeiten bislang aber nicht.»

Eine Studie der Ruhr-Universität Bochum hat gezeigt, dass es dabei auf die Temperatur ankommt: Bei Raumtemperatur kann es bis zu 11 Tage dauern, bis kein vermehrungsfähiges Affenpockenvirus mehr auf einer Edelstahloberfläche ist. Die Forschenden trugen das Virus auf gereinigte Edelstahlplättchen auf, bewahrten diese

bei unterschiedlichen Temperaturen auf und ermittelten die Menge infektiöser Viren nach verschieden langen Wartezeiten. Bei 22 und 37 Grad sank die Viruskonzentration erst nach 5 Tagen deutlich ab. Bei 37 Grad war bereits nach 6 bis 7 Tagen kein vermehrungsfähiges Virus mehr zu finden, bei 22 Grad dauerte es 10 bis 11 Tage, bis keine Ansteckung mehr möglich war. Bei 4 Grad sank die Virusmenge erst nach

Beschichtung für 10000-fach weniger Bakterien

Die Übertragung mikrobieller Infektionen zu verhindern, ist eine globale Herausforderung. Dies betrifft insbesondere Umgebungen, in denen Bakterien durch Kontakt mit kontaminierten Oberflächen leicht übertragen werden können. Ein nationales Forschungsteam

unter der Leitung der Universität Freiburg hat eine antimikrobielle Beschichtung entwickelt, welche die bakterielle Population innert Minuten um das bis zu 10000-fache reduziert. Forschungsleiter Prof. Stefan Salentinig vom Departement für Chemie an der Universität

Beschichtung gegen Krankheitserreger

Ein Team rund um die University of Birmingham hat eine Beschichtung entwickelt, die das SARS-CoV-2-Virus innerhalb von Minuten inaktiviert, das Wachstum von Bakterien hemmt und die Übertragung von Krankheitserregern durch Kontakt verringert.

Der dünne Film aus Zellulosefasern ist für das blosse Auge unsichtbar und unter trockenen Bedingungen abriebfest, sodass er sich für den Einsatz auf beanspruchten Gegenständen wie Türgriffen eignet. Während herkömmliche chemische Desinfektionsmittel und antivirale Oberflächendesigns entweder auf die Strukturproteine oder

die Nukleinsäuren abzielen, konzentrierten sich die Forscher auf das Austrocknen der virenbelasteten Atemtropfen. Das Team untersuchte die Struktur und Leistung einer Beschichtung aus mikrofibrillierter Zellulose (MFC) und hat herausgefunden, dass dabei die poröse Beschaffenheit der Folie eine wichtige Rolle spielt: Sie beschleunigt die Verdunstungs-

rate von Flüssigkeitstropfen und führt zu einem unausgewogenen osmotischen Druck in der Bakterienmembran. Dabei stellten sie eine dreifache Verringerung der Infek tiosität fest, wenn virushaltige Tröpfchen 5 Minuten lang auf der Beschichtung verbleiben, während die Infektiosität nach 10 Minuten auf Null sank. Wurden die SARSCoV-2-haltigen Tröpfchen dagegen auf einer Glasoberfläche belassen, war ihre ursprüngliche Infektiosität auch nach 10 Minuten noch vorhanden.

Die antimikrobiellen Tests wurden mit Tröpfchen, die Bakterien (E. Coli und S. epidermidis) enthielten, und aerosoliertem

20 Tagen stark ab, erst nach 30 Tagen bestand keine Ansteckungsgefahr mehr.

Der Studie zufolge ist die Desinfektion von Oberflächen mit alkoholischen Desinfektionsmitteln wichtig. Desinfektionsmittel auf Wasserstoffperoxid-Basis sind gegen Affenpockenviren nur unzureichend wirksam.

www.ruhr-uni-bochum.de

Freiburg kommentiert: «Die nachhaltige Synthese dieser Beschichtungen unter Umgebungsbedingungen, ohne giftige Lösemittel, wird derzeit in industrielle Prozesse integriert.»

www.unifr.ch

künstlichem Speichel wiederholt. Auch hier wurde eine erhebliche Verringerung der Infektiosität festgestellt. Das Risiko einer Übertragung durch Oberflächen besteht im Gegensatz zur Übertragung durch Aerosole in grossen Tröpfchen, die infektiös bleiben, wenn sie auf harten Oberflächen landen, wo sie durch Berührung übertragen werden können. Die Beschichtung könnte in Verbindung mit antimikrobiellen Wirkstoffen eingesetzt werden, um eine lang anhaltende und langsam freisetzende antimikrobielle Wirkung zu erzielen.

www.birmingham.ac.uk

Schweizer Biotech-Branche mit Rekordumsatz

Schweizer Biotechnologieunternehmen haben die globalen Turbulenzen gut bewältigt und bleiben im weltweiten Gesundheitswesen ein wichtiger Innovationsmotor. Die Branche hat 2022 zwei Rekordwerte erreicht: beim Umsatz und den Investitionen in Forschung und Entwicklung.

Gemäss dem «Swiss Biotech Report» hat die Schweizer Biotechbranche auch 2022 ihre Widerstandsfähigkeit bewiesen und sich gut an die geopolitischen Verwerfungen angepasst. Schweizer Biotechnologieunternehmen erwirtschafteten einen Umsatz von 6,8 Milliarden Franken, nach den 6,7 Milliarden Franken im Vorjahr. Die Investitionen in Forschung und Entwicklung stiegen erneut an und erreichten mit 2,7 Milliarden Franken ein neues Hoch. Michael Altorfer, CEO der Swiss Biotech Association, kommentiert: «Obwohl global agierende Investoren selektiver als zu Zeiten der Covid-Pandemie investierten, flossen Schweizer Biotechfir-

men mehr als 1,3 Milliarden Franken Kapital zu.» Der Rekordumsatz ist einerseits auf bedeutende Kooperations- und Lizenzvereinbarungen zurückzuführen, bei denen Schweizer Biotech-Unternehmen erfolgreich mit grossen Pharmaunternehmen zusammenarbeiten. Andererseits profitierten diverse Unternehmen von gesteigerten Produktverkäufen.

Standort Schweiz beliebt

Der Standort Schweiz ist für Biotechnologieunternehmen attraktiv, wie mehrere Fallbeispiele im Bericht aufzeigen: Ende 2022 hatten bereits 20 Prozent der europäischen Biotechfirmen ihren Hauptsitz in der Schweiz angesiedelt. Als entscheidende Faktoren für ihre Standortwahl nannten sie die zentrale Lage, die moderne Infrastruktur, das unternehmens-

freundliche Umfeld und die ausgezeichneten Fachkräfte. Die Mitglieder der Swiss Biotech Association erhielten 2022 insgesamt 47 neue Zulassungen durch Swissmedic. Die Beschäftigung steigt weiter auf Höchststand – Vollzeitäquivalente in Schweizer F & E-Biotech-Unternehmen nahmen um 7,2 Prozent zu.

www.swissbiotech.org

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(Grafik: Swiss Biotech Association)

Die Angst vor dem neuen EU-Pharmapaket

Luca Meister

Interpharma sieht in der Überarbeitung der allgemeinen EUArzneimittelvorschriften Chancen und Risiken. Doch unter dem Strich erwartet der Verband für die Schweiz schwerwiegende Konsequenzen. Mit einer umfassenden Strategie versucht die EU als Standort für die Pharmaindustrie attraktiver zu werden, einen schnellen und gleichberechtigten Zugang zu Medikamenten zu ermöglichen, ungedeckten medizinischen Bedarf anzugehen und die Versorgungssicherheit zu stärken. Die Strategie zielt auf eine engere Zusammenarbeit und Harmo -

nisierung innerhalb der EU im Arzneimittelmarkt ab.

Der Schweiz fehlt heute eine solche übergeordnete Strategie mit konkreten Massnahmen, was zu einem Standortnachteil führen kann. Es besteht das Risiko, dass neue Hindernisse entstehen, die den Zugang zu innovativen Arzneimitteln verzögern, oder den Export von Medikamenten erschweren. Gemäss Interpharma, dem Verband der forschenden Pharmaindustrie in der Schweiz, muss die Schweiz die Revision der EU genau prüfen und jene Massnahmen, die auch zur Verbesserung der Attraktivität des Standortes Schweiz tauglich sind, auch einführen. Elemente, die schädliche Auswirkungen

auf die Innovationskraft des Standortes haben könnten, sollte die Schweiz nicht übernehmen und sich stattdessen einen Wettbewerbsvorteil schaf fen.

Auswirkungen auf bilaterale Beziehungen

Ein Problem sieht Interpharma in den möglichen Auswirkungen auf die bilateralen Beziehungen. Einige Teile des Abkommens zwischen der Schweiz und der EU über die gegenseitige Anerkennung von der Konformitätsbewertungen (MRA) im Pharmabereich verweisen inhaltlich und rechtlich auf die bestehenden Vorschriften. Wenn die überarbeiteten allgemeinen EU-Arzneimittelvorschriften in Kraft treten, müssen diese Teile des MRA aktualisiert werden, um rechtsgültig zu bleiben. Da aber die bestehenden Abkommen nicht mehr aktualisiert werden, könne dies zum Problem für den Produktionsstandort Schweiz werden.

Kritisch sieht der Verband auch die vorgeschlagene Schwächung des geistigen Eigentums. Die Medikamentenentwicklung ist ein Hochrisikogeschäft, das im Schnitt zwölf Jahre dauert und über zwei Milliarden Franken kostet. Ohne einen starken Schutz des geistigen Eigentums sinkt die Bereitschaft von Risikokapitalgebern, in Forschung und Entwicklung zu investieren. Aktuell ist jedoch noch vieles unklar und eine vertiefte Prüfung erforderlich.

Deutsche VCI und VFA ebenfalls besorgt

Mit Skepsis betrachtet auch der Verband der Chemischen Industrie (VCI) das am 26. April von der EU-Kommission vorgestellte Pharmapaket. Haupt-

geschäftsführer Wolfgang Grosse Entrup sagt: «Statt die Innovationskraft der Arzneimittelhersteller zu boostern, hemmt die EU-Kommission die Wettbewerbsfähigkeit des europäischen und deutschen Pharmastandorts.»

Darüber hinaus vermisst der deutsche Verband der forschenden Pharmaunternehmen (VFA) für die Industrie einen grossen Wurf, um im Wettbewerb mit den USA und China zu bestehen.

Wie Interpharma erachtet auch der VCI den Aufwand zur Entwicklung neuer Medikamente in Deutschland und Europa als gewaltig. Kritisch sieht der Verband, dass der Unterlagenschutz für Arzneimittel eingeschränkt werden soll. Damit wären die im Zulassungsverfahren erforderlichen Daten zeitlich nur noch unzureichend geschützt. Eine Verlängerung ist nur unter engen Voraussetzungen möglich. «Reduziert sich der Schutzzeitraum, demotiviert dies die Unternehmen, die kostenintensive Forschung für neue Medikamente weiterhin in Deutschland zu betreiben», betont Grosse Entrup.

Nach Auffassung des VCI hat sich die EU-Kommission zwar bemüht, wichtige Probleme anzugehen, zum Beispiel bei der Versorgung mit Antibiotika. Auch die Bürokratie bei der EU-Zulassung von Medikamenten soll verschlankt werden. Hier sieht der VCI richtige Ansätze. Doch das Gesamtpaket muss noch genauer beurteilt werden.

Nicht nur in der Schweiz wird das neue EU-Pharmapaket kritisch betrachtet. (Bild: Shutterstock)

Spetec feiert 35-jähriges

1987 hatte Friedhelm Rickert mit dem Service und Ersatzteilverkauf für kommerzielle ICPSpektrometer eine Geschichte in Gang gesetzt, die sich vom Ein-Mann-Betrieb zum Marktführer mit 80 Mitarbeitenden entwickelt hat.

Schon 1988 hatte Friedhelm Rickert mit peristaltischen Pumpen als Einzelgeräte eine eigene Produktpalette für die Labortechnik entwickelt. Der Erfolg kam aber erst mit der Speziali-

Jubiläum

Inductively Coupled Plasma (ICP)

Ein ICP-Spektrometer ist ein Analysegerät, das zur Bestimmung von toxischen Elementen in Flüssigkeiten eingesetzt wird, wie zum Beispiel bei der Analyse von Quecksilber, Arsen oder Blei in Trinkund Flusswässern oder Abwässern.

sierung auf OEM-Versionen. Die Pumpen werden als ProbenDosier-Komponenten in ICPSpektrometern verwendet. In Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung in Stuttgart kam 1999 ein weiterer Geschäftsbereich im Bereich der Reinraumtechnik hinzu. Waren anfangs besonders kleine mobile Einheiten auf Basis von Laminar-Flow-Systemen für analytische Anwendungen gefragt, erweiterte sich die Produktpalette schnell zu immer grösseren Einheiten, sodass heute damit auch ganze Reinräume geplant, gefertigt und aufgebaut werden. Diese werden für alle Industriebereiche benötigt, wo Staubpartikel von Produkten oder Geräten wie Laserschutzsystemen ferngehalten werden müssen: Analyselabor, Mikrostrukturtechnik, Mikroelektronik, Optik, Verpackung pharmazeutischer Produkte, Spritzgussanlagen. Die ISO-9001-zertifizierte Spetec GmbH entwickelt in Zu -

sammenarbeit mit Kunden strategische Gesamtkonzepte bestehend aus einer Reihe von Einzelmassnahmen wie der Reinigung von Raumluft mittels Filteranlagen, dem Tragen geeigneter Schutzkleidung, der Optimierung von Arbeitsabläufen und der Abschirmung von Produkten vor allen Partikeln –einschliesslich von Mitarbeitern emittierten. Dazu gehören die Schulung von Personal und die Qualitätskontrolle der Raumluft durch regelmässige Messung der Partikelanzahl. Der wirtschaftliche Erfolg, die fortwährend steigende Mitar-

beitendenzahl und die anhaltende Nachfrage resultierten brachten das Unternehmen zum Bau eines neuen Gebäudes mit 2500 Quadratmetern. Durch die Ernennung von Fabian Holzner und Ruth RickertKreikemeier in die Geschäftsführung wurde kürzlich der Übergang in die zweite Generation eingeläutet.

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Alles, was Automatisierung braucht!

Automatisierung und lückenlose Dokumentation des gesamten Prozessgeschehens.

Skalierbarkeit vom Messwerterfassungssystem bis zum vernetzten Prozessleitsystem.

2022 wurden neue Produktions-, Büro- und Lagerflächen in Erding, Deutschland, in Betrieb genommen. (Bild: Spetec)

■ Infostelle SCV Schweizerischer Chemieund Pharmaberufe Verband Postfach 509

CH-4005 Basel info@cp-technologe.ch www.cp-technologe.ch

APRENTAS

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

Erweiterung des Lehrpilot Models MUT-913

Um was geht es?

Wie haben das Model des Lehrpiolts erweitert.

Wie sind wir vorgegangen?

Wir haben uns in Gruppen aufgeteilt und haben uns überlegt, was für ein Projekt wir machen und wie wir es am besten ausbauen. Dafür haben wir Skizzen, wie auch einen Kostenvoranschlag für die verschiedenen Materialien, welche wir für das Projekt benötigen werden. Die Gruppe von Herrn Ritter hat sich um die Materialbeschaffung gekümmert.

In der Designphase haben wir uns darüber Gedanken gemacht, wie das Projekt schliesslich aussehen soll, ebenso hatten wir eine Einführung in den 3D-Druck, der für das Projekt das A und O war. In der Entwurfsphase haben wir erste Entwürfe anhand von Software erstellt, die für den 3D-Drucker gedacht sind. Dies bedeutet, wir hatten Möglichkeiten Paletten, Rohrleitungen und sämtliche andere Gegenstände nachzustellen und zu drucken im 1:14 Massstab.

■ Höhere Fachprüfung Chemietechnologe

Daniel Müller weiterbildung@cp-technologe.ch

■ Termine

Alle Termine online anschauen: www.cp-technologe.ch

In der Druckphase haben wir konstant die Drucker laufen lassen und die Teile für das Model gedruckt und optimiert. Dabei stellte sich heraus, dass es deutlich mehr Zeit in Anspruch nahm als gedacht. Für simple Armaturen benötigten wir bereits 6–8 Stunden Druckzeit. Dennoch haben wir es geschafft, sämtliche benötigte Gegenstände fertigzustellen.

Zu guter Letzt haben wir die fertigen Anbauten in das Model des Lehrpilotes eingebaut und konnten so unter gutem Gewissen das Projekt fertig stellen. Natürlich wurde hier und da Feinschliff benötigt, aber der Grossteil war vollendet.

Probleme & Lösungen

Unser grösstes Problem war, das bei dem 3D-Druck die Massstäbe nicht genau waren wie auch dass die 3D-Drucker anfangs nicht richtig eingestellt wurden und wir die Bedienung mit Diesen erst lernen mussten. Dies führte anfangs zu Ungenauigkeiten beim Druck wie auch komplett verfälschte Ausdrucke. Zudem war die Bedienung des Slicers für viele ein Hindernis. Dennoch haben wir es

über die Zeit hinweg geschafft unsere Arbeiten zu perfektionieren.

Unter anderem gab es Probleme bei diversen Gruppen mit dem Zeitmanagement da die Ziele falsch gesetzt wurden und dies zu Verzögerungen führte. Der Rückstand wurde dadurch ausgeglichen, dass die Gruppen am letzten Tag alle nochmal zusammengearbeitet haben, und so das Projekt dennoch zeitlich fertig wurde.

Ein weiteres Problem war die Luftfeuchtigkeit in der Werkstatt, in der die Gruppe Lager gearbeitet hat. Es hat dazu geführt, dass die Farbe nicht zeitgerecht trocknen konnte, was zu Verzögerungen führte. Die Lösung für das Problem war, dass wir trotz Kälte alle Fenster geöffnet haben, um die angestrichenen Gegenstände schneller trocknen zu lassen.

Was wir beim nächsten Mal besser machen können?

Beim nächsten Mal würden wir uns auf eine strukturiertere Planung, welche sich auf einzelne Wochen bezieht (auch Wochenplan genannt), einigen damit einzelne Gruppen einen

Chemie- und Pharmatechnologe/in Klasse 1a Jahrgang 2022. Bild: ZVG

Überblick über Ziele und noch ausstehende Aufgaben haben.

Was haben wir gelernt und welche Vorteile bringt das mit sich?

In diesem Projekt konnten wir uns mit diversen Softwarety -

SEKTION AARGAU

pen, welche für den 3D-Druck notwendig sind, vertraut machen und den Umgang mit diesen erlernen. Weiter lernten wir die verschiedenen Typen der 3D-Drucker kennen und wie man diese bedient. Daraus resultierte die Grund -

kenntnis im Thema 3D-Druck. Ebenso hat das Team Sicherheit Kenntnisse über die Themen Löten und Schaltungen in Erfahrung bringen können. Zu guter Letzt finden wir, dass das Klassenklima sich ins positive verändert hat.

Protokoll der Generalversammlung vom 10.03.23

Teilnehmer: D. Müller, J. Wäckerlig, HR. Plüss, G. Furrer, T. Dobler, K. Friderich, P. Schumacher, K. Bächtold, R. Kleeb, P. Merkofer, J. Ritz, B. Zubler, Entschuldigt: Dürr Marcel, Grünenfelder Marco, Jägge

Heinz, Kraus Boris, Merz

Christine, Müller Madeline, Nöthiger Mike, Roxas Gerard, Spichiger Patrick, Zumsteg Flavio, Schmid Hansjörg

Vorsitz: Daniel Müller

Ort: Restaurant Roggenhausen, Aarau

Protokoll: Josef Wäckerlig

Traktanden:

1. Begrüssung

2. Erstellen der Präsenzliste

3. Wahl der Stimmenzähler

4. Protokoll der letzten GV

5. Jahresbericht des Präsidenten

6. Mutationen

7. Kassa und Revisoren Bericht/Budget

8. Festsetzung des Mitgliederbeitrages

9. Jahresprogramm 2023

10. Diverses und Umfrage

1. Begrüssung

D. Müller eröffnet um 19:40

Uhr die GV, begrüsst die zahlreich erschienenen Mitglieder. Einige Mitglieder haben sich entschuldigt, dem Präsidenten liegt eine Absenz Liste vor.

2. Erstellen der Präsenzliste

Eine Präsenzliste ist in Zirkulation, mit der Bitte, dass sich alle einschreiben. Es sind 12 stimmberechtigte Mitglieder anwesend.

3. Wahl des Stimmenzählers. Zum Stimmenzähler wird einstimmig Patrick Schumacher gewählt.

4. Protokoll vom 20.05.22

Das Protokoll wird so genehmigt. D. Müller verdankt die Arbeit des Protokollführers.

5. Jahresrückblick des Präsidenten

Ausser der GV am 20.05.22 fanden keine Aktivitäten statt. D. Müller schätzt es sehr, dass sich viele Mitglieder jeweils anmelden, aber auch die Abmeldungen sind ihm wichtig. Der Jahresbericht des Präsidenten wird einstimmig genehmigt.

6. Mutationen/Wahlen

Der Beisitzer Mike Nöthiger hat den Austritt aus dem SCV bekanntgegeben. Ansonsten sind keine Mutationen im Vorstand zu verzeichnen.

Vorstand: Präsident: D. Müller; Kassier: HR. Plüss; Aktuar:

J. Wäckerlig; Beisitzer: HJ. Schmid

Das Revisoren-Team bleibt mit D. Häner und G. Furrer bestehen. Als Ersatzrevisorin beibt Madeleine Müller bestehen. Der Vorstand und das Revisorenteam wird einstimmig gewählt.

D. Müller bedankt sich beim Vorstand und den Revisoren für die gute Zusammenarbeit.

7. Kassa- Revisorenberichte Kassaberichte: HR Plüss zeigt die Rechnung mit Abschluss per 28.02.2023.

Revisorenberichte:

Der Rechnungsrevisoren Furrer Gerhard und Müller Madeleine haben für die Zeitspanne von März 2022 bis 28. Februar 2023 die Jahresrechnung geprüft.

Es wurde festgestellt, dass:

– Die Belege für das Vereinsjahr 2022 vollständig vorhanden sind und mit der Buchhaltung übereinstimmen.

– Die Bilanz und die Erfolgsrechnung mit der Buchhaltung übereinstimmen und die Buchhaltung sauber und ordnungsgemäss geführt wurde.

Lernende der Klasse Cp1a: Dewamullage Kito (BASF), Janik Oliver (Syngenta) und Zörner Méo. (CABB).

– Ein Gewinn ist zu verzeichnen. Ausstehende Jahresbeiträge sind nicht miteingerechnet.

– Die Gesetzlichen Bestimmungen wurden eingehalten.

– Das Vereinsvermögen per 28. Februar 2023 Fr. wird ausgewiesen

– Aufgrund der Ergebnisse der Prüfung stellen wir den Antrag an die Generalversammlung die vorliegende Jahresrechnung zu genehmigen und dem Kassier Plüss Hansruedi Entlastung zu erteilen. Dem Vorstand sei ebenfalls Entlastung zu erteilen.

Die Revisoren

Furrer Gerhard und Müller Madeline Der Antrag wurde einstimmig angenommen

Strengelbach‚ 7. März 2023

Budget:

Der Schwerpunkt wird auch im kommenden Jahr wieder auf gesellschaftliche Aktivitäten liegen. Da die Einnahmen auch von den eingereichten Beiträgen im Chemiextra und auf der Webseite abhängen, nochmals der Aufruf, Beiträge zu

verfassen (z. B. Lehrlingslager, Besichtigungen, Werkstattkurs).

Budgetierte Ausgaben 2023: Fr. 3450.00

Budgetierte Einnahmen 2023: Fr. 2843.00

Budgetierter Verlust: Fr. 607.00

Das Budget wird einstimmig genehmigt. Die gute Arbeit des Kassiers wird verdankt.

8. Festsetzen des Mitgliederbeitrages

Der ZV hat 20222 auf den Jahresbeitrag verzichtet. Wir werden die nachträglich für das Jahr 2023 machen. Vorschlag: den Jahresbeitrag von Fr. 65.– auf Fr. 0.– zu senken. Der Vorschlag wird einstimmig angenommen. Studenten werden wie die Lernenden (in Ausbildung) behandelt und sind vom Mitgliederbeitrag befreit.

9. Jahresprogramm 2023 – Gemütliches Zusammensein bei D. Müller Herbst (20.10.23)

Firmenbesichtigungen

Altola Fr. 09.06.23 ca. 16:00 Uhr

– Generalversammlung am 15.03.24 um 19:30 Uhr im Wildpark Roggenhausen.

Die Jahresprogramme anderer Sektionen sind auch für uns zugänglich.

Es sind verschiedene Besichtigungen und Ausbildungen geplant.

Das genaue Programm kann auf der Homepage http:// www.cp-technologe.ch eingesehen werden oder wird in unserem neuen Verbandsorgan Chemiextra (http://www. chemiextra.com) publiziert. Die genauen Daten unseres Programms durch HR. Plüss an die Mitglieder verschickt. Das Programm wird so genehmigt.

10. Diverses und Umfrage

K. Fridrich: Der Werkstattkurs läuft aktuell und findet grossen Anklang bei den Lernenden sowie den

SEKTION NORDWESTSCHWEIZ

Grill – Event auf der Sichtern (Liestal)

Wann: Samstag, 2. September 2023, ab 15 Uhr, Glut ab 16 Uhr.

Wo: Sichtern Liestal «Paul’s Waldhaus» (Fussweg 10 Min. Ballons markiert)

Parkplatz: Schiesssportanlage Sichtern, Sichternstrasse 90, 4410 Liestal (beim Grillplatz gibt es keine Parkplätze, Fahrverbot)

Teilnehmer: Mitglieder des SCV aus allen Sektionen und deren Familie.

Lehrbetrieben. Der Kurs wird von 24 Teilnehmer besucht. Einige besuchen den Kurs als Refresher als Vorbereitung für die Prüfung. Es mussten noch keine Einzahlungen ins Strafkässeli gemacht werden da Disziplin und Motivation in der Klasse sehr hoch ist.

Auch die Zusammenarbeit mit der Berufsschule ist gut. Die Berufsschule macht einen Eintrittstest, der am Schluss wiederholt wird.

D. Müller offeriert im Namen der Sektion einen Znüni, wenn über den Kurs ein Bericht im CHEMIEXTRA verfasst wird.

Es fällt auf, dass immer die gleichen Firmen gute Lehrlinge haben. Dies spricht für eine gute Rekrutierung, eine gute Ausbildung und einen hohen Stellenwert der Ausbildung. Dottikon Es ist leider noch nicht Firmenmitglied im SCV. Im Herbst findet wieder eine Berufsaustellung statt. Es ist zu hoffen, dass auch Jugendli -

che die Standbetreuung übernehmen.

Kurt Bächtold: Bedankt sich für die Einladung und dafür, dass so viele Mitglieder erschienen sind. Im ZV wird der Inhalt der Ausbildung überarbeitet ebenso der Flyer. Der Mitgliederbeitrag für den ZV soll von Fr. 45.– auf Fr. 25.–reduziert werden. Ziel soll es sein ganz auf einen Mitgliederbeitrag zu verzichten. Da wir mittlerweile viele Firmenmitglieder haben sollte dies möglich sein. So soll der SCV attraktiver werden.

P. Trescher der Kassier hört 2024 auf, es wird ein Nachfolger gesucht. Generell werden Nachfolger für den Zentralvorstand gesucht.

Um 20:30 Uhr endet die GV 2022.

Mitbringen: Die Teilnehmenden nehmen ihre eigenen Grilladen mit.

Getränke: Ein Apéro wird von der Sektion NWS offeriert. Weitere Getränke können zum Selbstkostenpreis vor Ort gekauft werden.

Eine Anmeldung mit Anzahl Personen bis 27. August ist erwünscht unter: studer@swissonline.ch oder Tel. 079 22 66 940

J. Wäckerlig

Jahresprogramm 2023

Für das Jahr 2023 hat der Vorstand SCV Sektion wiederum ein attraktives Jahresprogramm für seine Mitglieder ins Auge gefasst. Dazu hat der Vorstand die Organisation aufgenommen.

– Frühling 2023: Besuch einer Firma

– Sommer 2023: Grill auf der Sichtern (Liestal)

– Herbst 2023: Wir produzieren unsere eigene Salsiccia und geniessen gemeinsam ein wunderbares Mittagessen

– 4. Quartal 2023: Bowling –2023

Für Fragen zu unseren Events bitte die unten gezeigte EMail-Adresse verwenden oder die von uns publizierten Texte/Anzeigen im Verbandsorgan ChemieXtra zu konsultieren.

Bericht der 25. Generalversammlung vom 3. Februar 2023

Der Höhepunkt und zugleich der Schlusspunkt unseres Jubiläumsjahres der SCV Sektion NWS wurde mit unserer 25. Generalversammlung im Hotel Alfa in Birsfelden gesetzt und gefeiert. Pünktlich mit der Türöffnung zur 25. GV erschienen die Gäste und Mitglieder unserer Sektion zum Apero. Zur Jubiläums-Generalversammlung wurden auch die Partnerinnen und Partner eingeladen und so konnten wir am Apero gemeinsam auf das Jubiläum anstossen und dabei im Gespräch manch Interessantes erfahren, sei dies berufliches oder aber auch privates.

Nach diesem Start mit Apero wurden die Anwesenden zu Tisch gebeten, damit mit dem geschäftlichen Teil der Generalversammlung pünktlich gestartet werden konnte. Mit 19 anwesenden Mitglieder (davon fünf Vorstandmitglieder) und acht geladenen Gästen, eröffnete Co-Präsident Martino Villani den geschäftlichen Teil der Generalversammlung ohne es zu unterlassen unsere Gäste und Sektionsmitglieder zu der Jubiläumsversammlung «Herzlich Willkommen» zu heissen. Die vorliegende Traktandenliste wurde ohne Änderungsbegehren ge -

nehmigt und somit konnten zwei Stimmenzähler (Peter Steiner und Urs Kohler) gewählt und ins Amt eingesetzt werden. Auch das Protokoll der letzten Generalversammlung wurde einstimmig ohne Änderungen genehmigt und dem Verfasser Martin Nagel bestens verdankt.

Nun folgten die diversen Berichte des vergangenen Sektionsjahres. Der Bericht Co-Präsidium wurde vom Co-Präsident Martin Nagel verlesen, derjenigen der Chargen von Felice Bertolami (Freizeit und Kultur) und Paul Studer (Beruf und Technik). Danach folgte der Bericht des Kassiers Peter Tallowitz sowie im Anschluss der Revisorenbericht der Revisoren vorgetragen durch Georg Wolf. Alle Berichte wurden ohne Gegenstimmen genehmigt und dem Gesamtvorstand Decharge erteilt.

Es folgte nun die Totenehrung. Die Versammlung erhob sich um in einer Gedenkminute sich von folgenden Sektionsmitglieder für immer zu verabschieden. Es sind in alphabetischer Reihenfolge: Kym Ernst, Schnabel Siegfried und Senti Niklaus.

Als nächstes Traktandum standen die Wahlen auf der Liste. Als erstes wurde der Tagesprä -

sident Raymond Zufferey mit viel Applaus gewählt und ins Amt eingesetzt. Nun folgten die Wiederwahl des Co-Präsidiums Martino Villani und Martin Nagel, des Vorstandes Felice Bertolami, Peter Tallowitz und Paul Studer, der Revisoren Werner Meyer, Thomas Nagy und Georg Wolf und auch die Delegierten unserer Sektion namentlich Urs Kohler, Martin Nagel, Thomas Nagy und Georg Wolf. Im Anschluss der obligaten Wahlen, wurde der Tagespräsident Raymond Zufferey mit viel Applaus wieder von seiner Aufgabe entbunden. Nicht minder speditiv wurden nun die restlichen Traktanden abgearbeitet. Der Mitgliederbestand unserer Sektion beträgt 134 (-7), Anträge seitens Sektionsmitglieder (0), Jahresprogramm 2023 mit 3–4 Veranstaltungen, Mitgliederbeiträge 2023 auf neu 55 CHF (64 CHF), Budget 2023, Informationen ZV vorgetragen durch SCV-Präsident Kurt Bächtold. Am Schluss bedankte sich Martino Villani mit einem kleinen Präsent beim Tagespräsidenten Raymond Zufferey und dem SCV-Präsident Kurt Bächtold.

Pünktlich um 19.30 Uhr konnte der geschäftliche Teil der

Vorankündigung 2024

Die 26. Generalversammlung findet am Freitag, 2. Februar 2024 statt.

Für den SCV Sektion Nordwestschweiz, Der Vorstand i.V. Martin Nagel SCV-Sektion-NWS@bluewin.ch

Generalversammlung abgeschlossen werden und es konnte zum gemütlichen Teil gewechselt werden. Das Nachtessen inklusive der aufgetragenen Getränke wird für die anwesenden Mitglieder und Gäste von der Sektion NWS übernommen.

Nach einer kurzen Pause wurde das Abendessen aufgetragen. Wir erfreuten uns an einer Vorspeise als Starter. Die Ehrungen der Mitglieder für ihre langjährige Mitgliedschaft wurden anschliessend der Vorspeise durchgeführt. Ein Bericht und Fotos der Ehrungen ist in der Ausgabe ChemieXtra 4-5/2023 publiziert. Weiter gings nun mit der Hauptspeise Fondue Chinoise. Während das Fleisch gegart wurde, entwickelten sich angeregte Gespräche an den Tischen und Alle konnten sich ohne Zeitdruck verpflegen und unterhalten. Nachdem die Kocherei abgeschlossen war, gabs eine Präsentation von Peter Tallowitz betreffend dem Zeitstrahl und Meilensteine unserer Sektion NWS sowie der Start im Allgemeinen unseres Verbandes. Wichtige Meilensteine aus der Sicht der Sektion NWS wurden durch Martin Nagel präsentiert und zwar als Wikipedia bezüglich Weltgesche -

hen und aktuelles aus und in der Schweiz. Beide Präsentationen können bei Martin Nagel (SCV-Sektion- NWS@bluewin. ch) auf Wunsch angefordert werden.

Nach der Hauptspeise und

den Präsentationen wurde ein Dessert und Kaffee serviert. Leider ging die Zeit allzu schnell vorbei und die Generalversammlung näherte sich gemütlich dem Ende zu. Den Finalen Abschluss wurde von

unserem Sektionsmitglied Urs Kohler gemacht. Urs Kohler trug uns ein Lied vor, welches aus der Feder von Mani Matter stammte und zwar das Lied «D’Psyche vo dr Frou». Ein würdiger Abschluss unserer Gene -

PHARMABERUFE VHBCP

Ausschreibung Berufsprüfung

Chemie- und Pharmatechnikerin/Chemie- und Pharmatechniker mit eidg. Fachausweis

Prüfungsdatum: Die Prüfung findet am Freitag, 8. Dezember 2023 und Dienstag, 12. Dezember 2023 statt.

Massgebend sind die Prüfungsordnung und die Wegleitung (einsehbar auf www.vhbcp.ch).

Bitte konsultieren Sie vor der Prüfung und/oder bei Fragen zuerst die Prüfungsordnung und die Wegleitung. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis, dass wir keine Wünsche zu Prüfungsterminen und Austragungsorten entgegennehmen können. Das detaillierte Programm wird in Form des Prüfungsaufgebotes bis 30 Tage vor Prüfungstermin per Post oder Mail an die Privatadresse zugestellt.

Prüfungsinhalte:

Prüfungsteil 1.1: Projektarbeit zur eigenen Praxis (schriftlich) vorgängig erstellt und eingereicht bis zum 08.11.2023

Die Kandidatinnen und Kandidaten dokumentieren eine

Aufgabe aus der chemischpharmazeutischen Produktion. Die Ausrichtung der Arbeit liegt schwerpunktmässig im Bereich Prozesstechnik, Mitarbeiterführung, Instandhaltung und Qualitäts- und Umweltmanagement.

Prüfungsteil 1.2: Präsentation und Fachgespräch zur Projektarbeit und zur Praxis (50 Minuten, mündlich) Die Projektarbeit wird anlässlich eines Fachgespräches präsentiert und Lösungen sowie Vorgehensweisen erläutert. Aufgrund der Präsentation im Umfang von 20 Minuten und der schriftlichen Dokumentation findet ein Fachgespräch im Umfang von 30 Minuten statt. Im Fachgespräch werden Teilaspekte aus der Projektarbeit besprochen und beurteilt.

Prüfungsteil 2: Fachgespräch über eine Fallstudie (80 Minuten, mündlich) Die Kandidatinnen und Kandidaten erhalten eine schriftlich geschilderte Fallsituation im Bereich der chemisch-pharma -

zeutischen Produktion. Sie haben 60 Minuten Zeit, sich auf ein Fachgespräch von 20 Minuten vorzubereiten. Im Fachgespräch werden die Problemanalyse, Lösungsmöglichkeiten, die fachliche Argumentation und Vernetzungskompetenz geprüft.

Prüfungsort: aprentas, Lachmattstrasse 81, 4132 Muttenz

Anmeldung:

Die Anmeldung erfolgt über ein Formular, welches unter www.vhbcp.ch downloadbar ist. Die Anmeldung erfolgt postalisch oder als Scan über die untenstehende Adresse. Der Zulassungsentscheid erfolgt danach per Mail.

Prüfungsgebühr:

Die Rechnung wird nach positivem Zulassungsentscheid ausgestellt. Die Prüfungsgebühr von 1050 Franken muss fristgerecht beim VHBCP eintreffen. Alle Gebühren sind in der Gebührenordnung ersichtlich. Einsehbar auf www.vhbcp.ch

ralversammlung und unserem Jubiläumsjahres. Danke Urs.

Für die SCV Sektion Nordwestschweiz, Martin Nagel

Anmeldeschluss:

Der Anmeldeschluss ist der 8. Juli 2023. Gültig ist der jeweilige Poststempel oder das Eingangsdatum des Mails.

Abmeldung:

Kandidatinnen und Kandidaten können ihre Anmeldung bis acht Wochen vor dem Prüfungsbeginn, das heisst bis zum 29. Oktober 2023 zurückziehen. Massgebend ist der Poststempel. Später ist ein Rücktritt nur bei Vorliegen eines entschuldbaren Grundes möglich (siehe Prüfungsordnung). Ein späterer Rücktritt muss der Anmeldestelle unverzüglich schriftlich mitgeteilt, begründet und belegt werden.

Anmeldestelle:

VHBCP QSK

Marcel Dürr

Hüssiweg 14

4802 Strengelbach AG

qs-praesident@vhbcp.ch

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Liquid-Handling-Katalog:

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Der Katalog ist nach Produktfamilien geordnet, was einen raschen und einfachen Zugriff auf die verschiedenen Produktlinien und technischen Spezifikationen erlaubt. Ein ganzes Kapitel ist dem Service und der Kalibration von Mikropipetten und Dispensern gewidmet.

Der Gesamtkatalog mit dem Titel «Precision liquid volumetry» ist online in englischer Sprache erhältlich

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Non-invasive Signalisierung gegen Stillstand

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Für Anlagen mit rauen Betriebsbedingungen, wie etwa mit hohen Temperaturen und hochkorrosiven Medien, eignen sich non-invasive, wiederverwendbare Überwachungssysteme, die eigens für die schnelle Detektion einer Druckentlastung entwickelt wurden.

Ein solcher Sensor ist in einer Sacklochbohrung im Auslassteil des Berstscheibenhalters installiert und kommt somit nicht in Kontakt mit dem Prozess respektive dem Prozessmedium, sodass er weder durch harsche Prozessbedingungen noch korrosive Medien beeinträchtigt wird und selbst unter den rauesten chemischen Betriebsbedingungen maximale Prozessdichtigkeit sicherstellt.

Der Signalgeber ist vollständig vom Prozess isoliert, und eine poten -

zielle Leckage über etwaige Bohrungen oder sonstige konventionelle Signalisierungen nach dem Anspre chen der Berstscheibe wird verhindert. Genau das benötigen Kunden in der Chemieindustrie, bei denen Leckagen nicht toleriert werden können und die Anforderungen an die Leckage nach gängigen Regelwerken, z. B. nach TA Luft, erfüllt werden müssen. Des Weiteren können raue Betriebsbedingungen bei konventionellen Signalisierungen dazu führen, dass Signalgeber aktiviert wurden, wenn die Berstscheibe nicht angesprochen hat; das System ist weiterhin sicher, nur muss der Service die Einbaustelle entsprechend prüfen:

Die «Hochleistungs-Signalisierung» ermöglicht eine einfache In-situFunktionsprüfung, eine vereinfachte Wartung und eine reduzierte Stillstandzeit.

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Künstliche Intelligenz für Wartungseffizienz

Neuartige Software auf der Basis Künstlicher Intelligenz (KI) steigert die Wartungseffizienz von ProzessGaschromatographen.

In grösseren Öl- und petrochemischen Anlagen sowie in grossen Anlagenkomplexen werden in der Regel Dutzende solcher Analysegeräte eingesetzt. Sie spielen dort eine entscheidende Rolle bei der Qualitätskontrolle.

Die vorausschauende Wartung der Gaschromatographen und der zugehörigen Probenahmesysteme stellt allerdings selbst erfahrene Bediener vor echte Herausforderungen. Denn der Abnutzungsgrad der zahlreichen Komponenten (z. B. Filter, Ventile, Druckregler, Säulen, Detektoren) hängt stark von den jeweiligen Prozessbedingungen ab. Darüber hinaus unterscheiden sich die Spezifikationen und der Wartungszeitpunkt für jeden Gaschromatographen je nach dem zu messenden Stoff und dem Prozess. Bisher haben die

Bediener anhand der vorliegenden Messdaten nach eigenem Ermessen den besten Zeitpunkt für die Wartung festgelegt oder Wartungs-

pläne mit viel Spielraum aufgestellt, um Anomalien zu verhindern. Waren die Verluste durch plötzliche Ausfälle relativ gering,

wurden die Prozess-Gaschromatographen so lange verwendet, bis sie sich zu verschlechtern begannen und es zu deutlichen Abweichungen in den Messwerten kam. Schon seit April besteht nun diese Möglichkeit: Eine KI-basierte Unterstützung bei der Wartung von Prozess-Gaschromatographen erhöht die Wartungseffizienz. Die betreffende Software erkennt selbst kleinste Veränderungen in den Messdaten, die auf einen drohenden Geräteausfall hindeuten. Bevor dieser sich auf die Messungen auswirken kann, werden Wartungsarbeiten rechtzeitig durchgeführt und kostspielige Ausfallzeiten minimiert.

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«Liquiline CM44 Ex-i»-Modul für explosionsgefährdete Zonen

In den explosionsgefährdeten Bereichen der Chemischen- und LifeSciences-Industrie ist der Einsatz von Ex-Sensoren unerlässlich. Endress+Hauser hat für die LiquilinePlattform ein wegweisendes Ex-i Modul entwickelt, welches die Zu -

sammenführung von bis zu sechs digitalen Memosens Analysesensoren aus der Ex-Zone mit einem Transmitter ausserhalb des ExBereichs ermöglicht.

Mit dem Liquiline CM44 Ex-i lassen sich verschiedene Sensoren wie

pH/Redox-, Sauerstoff- und Leitfähigkeitssensoren gleichzeitig anschliessen. Dies ermöglicht eine umfassende Überwachung und Kontrolle der Prozesse in explosionsgefährdeten Bereichen mit nur einem Gerät. Das Modul revo -

lutioniert die herkömmlichen Ansätze und vereinfacht die Installation erheblich.

Der Liquiline CM44 ist mit einer breiten Palette von Kommunikationsschnittstellen ausgestattet: 4 bis 20 mA/HART mA/HART mit Ethernet-Kommunikation wie Profinet, EtherNet/IP und Modbus TCP sowie Modbus 485 und Profibus DP. Darüber hinaus zeichnet sich der CM44 durch sein platzsparendes Design aus, wodurch er optimal für den Einsatz in kleinen Räumen geeig net ist.

Der Liquiline CM44 liefert genaue Messwerte und zusätzliche Daten zur Optimierung von Wartungsprozessen, um den CO2-Fussabdruck zu reduzieren. Schliesslich bietet der CM44 vollständige Dokumentation und Rückverfolgbarkeit. Änderungen und Sensoraustausch werden automatisch erfasst und mit Seriennummer, Uhrzeit und Datumsangabe versehen.

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