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15 Antragsteller von 11 Hochschulen können sich seit 1. Juli 2016 über ein Max-Buchner-Forschungsstipendium freuen. Die geförderten Themen reichen von der Synthese von Nano-und Mikropartikeln über „gedruckte“ Protein-Gele bis hin zur enantioselektiven Synthese entzündungshemmender Wirkstoffe. Die Stipendien in Höhe von 10.000 Euro pro Vorhaben kommen Nachwuchswissenschaftlern in Chemischer Technik, Verfahrenstechnik und Biotechnologie sowie angrenzenden Gebieten zugute und sollen vor allem interdisziplinäre Ansätze fördern. Auch explorierende Arbeiten zur Vorbereitung von Anträgen bei DFG und anderen Förderorganisationen können so unterstützt werden.

Die geförderten Arbeiten 2016/2017 sind:

  • Experimentelle Untersuchungen zum Eisenoxidationsweg bei dem neuartigen acidophilen eisenoxidierenden Bakterium „Ferrovum“ sp., TU Bergakademie Freiberg
  • Biosynthese der polychlorierten Biaryl-Naturstoffe Ambigol A und B, Technische Universität München
  • Wellplate NMR System (WELLMRS), Karlsruher Institut für Technologie
  • Akustische-Resonanz-Mischtechnik in der Submerskultivierung höherer Pilze, Universität Hohenheim
  • Kontinuierliche Synthese und Modifikation komplexer Nano- und Mikropartikel in einem 1000 Watt Ultraschall-Multiphasen-Cavitator im Durchfluss, Julius-Maximilians-Universität Würzburg
  • Mechanisches Legieren zur Herstellung carbidischer MAX-Phasen und Optimierung ihrer magnetischen Eigenschaften durch Dotierung mit späteren Übergangsmetallen, Technische Universität Darmstadt
  • Neuartige Messtechnik für dreidimensionale Schaumströmung, TU Dresden
  • TAP Experimente bei Atmosphärendruck, Technische Universität Hamburg-Harburg
  • Selective synthesis of active Cu-oxo clusters in zeolites for methane activation at low temperatures, Technische Universität München
  • Synthese und Charakterisierung von Biuretderivaten zur Extraktion von Anionen, Technische Universität Dresden
  • Thermodynamische Stoffdatenmodellierung für die Simulation der Herstellung von Wertstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen, Technische Universität Kaiserslautern
  • Neue Liganden zur enantioselektiven Synthese von entzündungshemmenden Wirkstoffen, Universität Regensburg
  • Anwendung des Bonded-Particle-Models für die Modellierung der Packungen von nicht-sphärischen Partikeln,            Technische Universität Hamburg-Harburg
  • Getriggerte Gelbildung von Proteinen – vom 3D-Druck zur verfahrenstechnischen Anwendung, Universität Hohenheim
  • Auswirkung kurzer Fasern in anisotrop-gelierenden Geweberegenerationsmatrizen auf gerichtetes Nervenzellwachstum, DWI – Leibniz Institute for Interactive Materials

Die gemeinnützige Max-Buchner-Forschungsstiftung wurde 1936 ins Leben gerufen und begründet die aktive Forschungsförderung der DECHEMA, von der sie ehrenamtlich verwaltet wird. Die Stiftung wird durch Spenden insbesondere der ACHEMA-Aussteller und Besucher finanziert. Seit ihrem Bestehen konnte die Max-Buchner-Forschungsstiftung 3750 Jahresstipendien für Forschungsarbeiten junger Wissenschaftler vergeben. Die Ergebnisse der geförderten Arbeiten stehen der Allgemeinheit zur Verfügung.

Anträge für die Förderperiode 2017/2018 können bis zum 15. September 2016 eingereicht werden: Antragseinreichung für die Förderperiode 2017/2018

 

Seit mittlerweile mehreren Jahren präsentieren wir an dieser Stelle einmal im Monat das „Projekt des Monats“. „Im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung“ heißt es da oft – aber was ist das, wie funktioniert es und woher kommt das Geld? Das beleuchtet die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen AiF in einem neuen Erklärfilm, der auf YouTube oder der Seite der AiF zu finden ist – einfach auf das Bild klicken.

AiF-Video

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Nicht gleichmäßig gepackt

Chromatographie bleibt bei unseren „Projekten des Monats“ ein Dauerbrenner – kein Wunder, denn wenige Verfahren sind so vielseitig einsetzbar. Besonders für makromolekluare Bioprodukte – beispielsweise Proteine für den Einsatz in der Pharmazie – sind präparative Chromatographieverfahren das Mittel der Wahl; sie lassen sich genau auf die wertvollen Produkte anpassen und sind sehr schonend. Doch vor der chromatographischen Trennung kommt das Packen der Säule – das Einfüllen der stationären Phase. Das muss möglichst gleichmäßig geschehen, ohne Hohlräume oder Luftblasen. Allerdings mangelt es an robusten Packmethoden, und oft zeigen sie während des Betriebs eine unzureichende Stabilität. Das liegt daran, dass hydrodynamische Vorgänge während des Packens und des Langzeitbetriebs nicht berücksichtigt werden. In einem Vorhaben der industriellen Gemeinschaftsforschung wollen Wissenschaftler der TUM deshalb verbesserte Packmethoden entwickeln, damit die eingesetzten Medien über lange Zeiträume stabil bleiben. Während des Packvorgangs und des Dauerbetriebs soll dafür Ultraschall eingesetzt werden. Frequenzmodulierte, nicht-kavitierende, überlagerte Ultraschallwellen führen zu einer oszillierenden Bewegung der Chromatographiepartikel, wodurch interpartikuläre Hohlräume minimiert werden – die Teilchen werden quasi „zurechtgeruckelt“, bis sie gleichmäßig und nahezu lückenlos gepackt sind. Durch das homogenere Chromatographiebett erhöht sich unter anderem die Standzeit, also die Dauer, für die die Säule genutzt werden kann.

Chromatographieanlagen werden häufig von kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) betrieben, die Auftragshersteller für die Pharma- und Chemieindustrie sind. Verbesserte Chromatographieverfahren haben für diese KMU eine hohe wirtschaftliche Bedeutung, da durch die Implementierung von neuen Konzepten deutliche Kosteneinsparungen zu erwarten sind. Hierdurch kann ein signifikanter Wettbewerbsvorteil entstehen.

Mehr zum Projekt Verbesserung der Packmethodik und der Betriebsstabilität von Chromatographieverfahren für die präparative Aufreinigung von makromolekularen Bioprodukten (18146 N)

Autoren: Jochen Schmid & Falk Harnisch

Am 25.05.2016 traf sich das Zukunftsforum der DECHEMA am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ in Leipzig. Das Treffen in Leipzig war das erste, welches in rotierender Form an den Wirkungsstätten der jeweiligen Mitglieder stattfand. Ziel der Rotation ist es, vielfältigere Einblicke in die Arbeitswelten zu erhalten und eine bessere Vernetzung der Mitglieder zu erreichen. Das Zukunftsforum besteht aus Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern unterschiedlicher Fachgebiete, welche das ganze thematische Spektrum der Biotechnologie abbilden und insbesondere die Belange des wissenschaftlichen Nachwuchses vertreten.

Zukunftsforum 2016

Die Mitglieder des Zukunftsforums von oben nach unten und links nach rechts: Bruno Bühler, Florian Centler, Stefan Junne, Bastian Blombach, Jan Marienhagen, Selina Kara, Stephan Noack, Mario Jekle, Thomas Haarmann, Uwe Jandt, Nils Tippkötter, Jochen Schmid (Sprecher), Kathrin Castiglione, Dirk Tischler, Falk Harnisch (Sprecher)

Es positioniert sich dabei zu aktuellen wissenschaftlichen und gesellschaftlichen biotechnologischen Fragestellungen. Das Zukunftsforum ist auch Initiator und Veranstalter der Summer School „Quantitative Biology“, wirkt mit Positionspapieren („40 Jahre Biotechnologie„) in die Gesellschaft und gestaltet  auf der diesjährigen 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen eine Vortragsreihe und Podiumsdiskussion zum Thema „Die Zukunft der Biotechnologie“. Als neue Mitglieder konnten in Leipzig nach geheimer Wahl Dr. Selin Kara (Hamburg), Dr. Dirk Tischler (Freiberg), Dr. Uwe Jandt (Hamburg), Dr. Nils Tippkötter (Kaiserslautern) und Dr. Florian Centler (Leipzig) begrüßt werden. Zum neuen Sprecher wurde Dr. Falk Harnisch (Leipzig) gewählt, der den langjährigen Vorsitzenden Prof. Dr. Kai Muffler ablöst. Zusammen mit Dr. Jochen Schmid (München) koordiniert er die Arbeit des Zukunftsforums und vertritt es innerhalb der DECHEMA und darüber hinaus.

DECHEMA-TagKeine Rohstoffknappheit mehr, keine Abhängigkeit von anderen Staaten, keine Müllhalden in Drittweltländern, auf denen mit zweifelhaften Methoden Metalle aus Elektroschrott gewonnen werden, gleichzeitig weiterhin die Annehmlichkeiten der modernen Konsumgesellschaft, und der Klimawandel kann auch noch gestoppt werden. Das sind im Kern die Visionen, die durch eine vollständige Kreislaufwirtschaft verwirklicht werden sollen. Die EU hat sich die Circular Economy auf die Fahnen geschrieben. Doch lassen sich diese Ansprüche wirklich erfüllen? Und was heißt das für Produkte und Dienstleistungen, für Hersteller und Konsumenten? Diese Fragen standen im Mittelpunkt der Diskussion beim ersten DECHEMA-Tag am 1. Juni 2016 in Frankfurt.

Und die Antworten fielen denkbar unterschiedlich aus. Das macht sich schon an Grundlagen der Circular-Economy-Idee wie „Langlebigkeit“ oder „Nachhaltigkeit“ fest: Für Dr. Eric Bischof, VP Corporate Sustainability bei Covestro Deutschland, steht Circular Economy „für den Gedanken, ein Produkt möglichst lange auf einer möglichst hohen Wertschöpfungsstufe zu halten.“ Dazu gehören eine lange Nutzungsdauer, die Reparatur und Wiederverwendung; stoffliches Recycling stelle nur die Ultima Ratio dar.

Für Prof. Dr. Michael Braungart, einen der Entwickler des Cradle-to-cradle-Konzeptes, ist Nachhaltigkeit dagegen keine Lösung, denn sie mache „nur weniger kaputt“. Eine Reduktion von 90 auf 4 Giftstoffe mache ein Produkt nicht ungiftig. Außerdem schließen sich aus seiner Sicht Nachhaltigkeit und Innovation aus: Bei einem Innovationszyklus von 8 bis 9 Jahren ist eine Lebensdauer von 30 Jahren für ein Produkt wie eine Waschmaschine ein Innovationshindernis. Stattdessen plädiert er dafür, Produkte von vornherein so zu konzipieren, dass die verwendeten Materialien und Komponenten vollständig wiederverwertet werden können – entweder im „technologischen Kreislauf“ oder über den Umweg der Kompostierung im biologischen Kreislauf.

Ressourcen ge- statt verbrauchen

Über eines waren sich allerdings alle Experten einig: An veränderten Nutzungskonzepten für Ressourcen führt kein Weg vorbei. Prof. Dr. Gerhard Sextl, Fraunhofer ISC, bringt es auf den Punkt: „Wir müssen lernen, Ressourcen zu gebrauchen statt zu verbrauchen.“ Dazu gehöre auch ein intelligentes Recycling: Es ist nicht notwendig, Materialien jedes Mal auf die Ebene der Elemente zu desintegrieren. Stattdessen können sie auf dem Niveau von Funktionswerkstoffen neu genutzt werden. Damit kann auch das Downcycling vermieden werden.

13 PodiumsteilnehmerAllerdings ist es bis dahin noch ein weiter Weg, denn die derzeit eingesetzten Produkte enthalten eine solche Vielzahl von Werkstoffen und Zusätzen, dass eine sinnvolle Trennung kaum möglich erscheint. Selbst Hersteller wissen oft nicht, welche Materialien sie in Form von Komponenten in ihren Produkten verbaut haben. Gerhard Sextl sieht eine Chance in der Digitalisierung: Jedes Produkt könnte einen „Pass“ erhalten, in dem seine Inhaltsstoffe aufgelistet sind.

Dennoch bleibt die Frage offen, ob es tatsächlich gelingen kann, alle „technologischen Rohstoffe“ vollständig im Kreis zu führen. Sicher lässt sich aus Legierungen reines Kupfer zurückgewinnen, wie Michael Braungart postuliert – allerdings kaum zu 100 %. Alle Formen der Dissipation, sei es Abrieb im Gebrauch, Verluste bei der Verarbeitung beispielsweise beim Schleifen, Bohren oder Fräsen oder eben bei der Aufarbeitung müssten vollständig ausgeschlossen werden. Auch der Ersatz von Materialien erweist sich häufig als mühsam. Prof. Dr. Rainer Grießhammer vom Öko-Institut führt als Beispiel den Recyclingbeton an, bei dem seit Jahren auf einen Anteil von 10 % hingearbeitet wird, der jedoch hartnäckig bei 4 % stagniert. Michael Braungart sieht in der Materialentwicklung eine gewaltige Chance für Chemiker und Verfahrenstechniker. Nach den Unfällen der 80er Jahre, speziell der Sandoz-Katastrophe, sei der Chemie eine ganze Generation von klugen Köpfen verloren gegangen. Die Neuentwicklung von Produkten, Materialien und Nutzungskonzepten mache Chemie und Verfahrenstechnik entscheidend. Dementsprechend wirbt er in seinen  Vorträgen um junge Leute für die Wissenschaft.

Neues Design eröffnet Möglichkeiten

Dank neuer Fügetechniken kann die Demontierbarkeit von wieder nutzbaren Komponenten oder einheitlichen Materialien sicher gestellt werden. Anne Farken, BMW Group Designworks, weist darauf hin, dass das die Rolle der Designer verändert: „Die genaue Kenntnis der Materialien und Technologien ist Voraussetzung für ein intelligentes Produktdesign, bei dem auch das Nutzungsende berücksichtigt wird.“ Bereits heute können 95 % eines Autos recycelt werden. Und sie sieht noch weitere Vorteile für die Produkte: Mit Hilfe eines modularen Aufbaus lässt sich nicht nur die Wiederverwertung am Nutzungsende sicherstellen, er ermöglicht auch Upgrades und Personalisierbarkeit – Produkteigenschaften, die derzeit immer mehr in den Vordergrund rücken. Doch gleich, wie ein Recycling im Einzelnen aussehen soll – erst einmal muss das Produkt zurück zum Hersteller oder hin zum Recycler. Rainer Grießhammer bemängelt die fehlende Rückwärtslogistik für Produkte. Selbst in der öffentlichen Beschaffung werden die entsprechenden Anforderungen bei Ausschreibungen nicht umgesetzt.

Mit dem Ansatz von Michael Braungart stellt sich die Frage nach der Rückführung der Produkte, womöglich noch nach unterschiedlich langen Nutzungsdauern, gar nicht. Denn er plädiert dafür, Verbrauchern nicht Produkte zu verkaufen, sondern Nutzen: Statt einer Waschmaschine bietet der Hersteller also eine definierte Anzahl von Waschgängen, statt eines Autos die gefahrenen Kilometer. Das würde Hersteller auch davon überzeugen, ihre Produkte zu verbessern: „Treibstoffersparnis lohnt sich für den Autohersteller viel mehr, wenn er gefahrene Kilometer statt Autos verkauft.“  Auch der Einsatz besserer Materialien lohne sich, wenn der Hersteller das Eigentum am Gerät oder der Anlage behalte.

Praktische Fragen noch offen

Doch wie lassen sich solche Produkte erfolgreich in den Markt einführen?  Haushaltsgeräte-Hersteller wie Bosch haben dazu schon Versuche unternommen;  bisher sind solche Konzepte allerdings zu teuer.

Und weitere Fragen schließen sich an: Was geschieht  im Fall einer Insolvenz des Unternehmens? Und wie können die Kunden davon überzeugt werden, ihr Geld für Nutzung statt für Produkte auszugeben? Eine „Erziehung der Kunden“ sieht Michael Braungart nicht als notwendig an; er ist überzeugt, dass die Intelligenz des Modells in den Produkten liegt. Eric Bischof ist da skeptischer: „Ein Dienstleistungsmodell kann zu Innovationen führen, muss aber nicht.“ Für Bischof und auch für Anne Farken sind Zukunftsmodelle wie Cradle-to-cradle oder die Circular Economy deshalb eher gedankliche Modelle als eine Lösung für alles. Auch Rainer Grießhammer warnt: „Die Welt ist zu komplex, um sie mit einem einzigen Designprinzip zu ändern.“ Andererseits gebe es Beispiel wie die Energiewende, deren ursprüngliche Idee unter anderem auf eine Studie des Öko-Instituts aus dem Jahr 1980 zurückgeht. Das zeige: Konzepte brauchen lange, können aber viel bewirken.

Summer School: Quantitative Biology: Current concepts and tools for strain development. Straubing, 18.-22.07.2016

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Im Sommer statt ins Freibad in den Seminarraum? Für die Teilnehmer der Summer School Quantitative Biology hoffentlich keine schwere Entscheidung. Bereits zum 8. Mal haben junge Wissenschaftler aus verschiedenen Institutionen ein Programm zusammengestellt, das jungen Ingenieuren, Biologen und Biotechnologen eine einmalige Chance zum fachübergreifenden und praxisnahen Lernen bieten soll. „Wer in der Biotechnologie unterwegs ist, muss interdisziplinär arbeiten – das erfährt man bei der Summer School unmittelbar“, sagt Dr. Jochen Schmid von der TU München, der die Summer School in diesem Jahr leitet. Während der Summer School lernen die Teilnehmer neben den theoretischen Grundlagen der quantitativen Biologie den praktischen Umgang mit unterschiedlichen Anwendungsprogrammen. Um Versuchsergebnisse und große Datenmengen auszuwerten oder biologische Systeme zu modellieren, brauchen Biotechnologen statistisches Grundwissen. Umgekehrt kann ein Ingenieur einen industriellen Prozess nur dann optimieren, wenn er ein Grundverständnis für biologische Prozesse mitbringt. Dabei geht es nicht um graue Theorie: Das amerikanische Unternehmen Amyris zum Beispiel entwirft neue Stämme und Stoffwechselwege am Computer und stellt sie dann automatisiert her.

Und nach der Summer School? „Das, was man hier lernt, kann man immer wieder einsetzen und in die eigene Arbeit einfließen lassen“, sagt Jochen Schmid. „Die Teilnehmer können sogar ihre eigenen Daten mitbringen und im Rahmen der Summer School bearbeiten.“

Wie nachhaltig die Summer School wirkt, das zeigt sich auch daran, dass viele Referenten nach wie vor aus den Reihen des Zukunftsforums der DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie stammen oder zumindest ehemalige Mitglieder sind. Dieser Kreis von Nachwuchswissenschaftlern arbeitet regelmäßig fachübergreifend zusammen und hat die Summer School 2008 ins Leben gerufen. „Wir haben selbst erlebt, wie wichtig es ist, die verschiedenen Disziplinen zu vernetzen. Das möchten wir jetzt weitergeben“, sagt Jochen Schmid.

Und das Freibad? Der Veranstaltungsort Straubing bietet genügend Natur im direkten Umfeld, um auch den Sommer ein wenig zu genießen. Gemeinsame Abende im Biergarten und ein Ausflug zur Thermo Fischer Geneart GmbH in Regensburg versprechen zudem Abwechslung. „Und die vermittelten Inhalte sollten in jedem Fall nachhaltiger sein als ein Sonnenbrand“, verspricht Jochen Schmid.

Kurzentschlossene können sich noch bis 20.06.2016 anmelden – bitte hier klicken: http://dechema-dfi.de/QBio.html. Die freien Restplätze werden in der Reihenfolge der Anmeldung vergeben.

 

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