Feeds:
Beiträge
Kommentare

Archive for the ‘Umweltschutz’ Category

Der diesjährige DECHEMAX-Schülerwettbewerb hat einen Nerv getroffen: Noch bevor Schüler zum ersten Mal in Deutschland für „Fridays for Future“ auf die Straße gingen, regten die Wettbewerbsfragen die Teilnehmenden zum Recherchieren und Nachdenken an. Rund ums Thema Mobilität ging es u. a. um die Emissionen von Flugreisen, Elektromobilität und Power-to-X. Beim DECHEMA-Tag erhielten die Sieger ihre Preise und sprachen mit uns über ihre Teilnahme am Wettbewerb.

 Die Siegerteams des DECHEMAX-Wettbewerbs

Wie war es, hier beim DECHEMA-Tag vorne auf der Bühne zu stehen und den Preis entgegenzunehmen?

Tobias Viefhaus: Es war ein sehr schönes Gefühl. Ich habe noch nie einen Chemie-Wettbewerb gewonnen. Bei einigen Mathe-Wettbewerben habe ich schon einen Preis gewonnen, ich stand also schon öfter auf einer Bühne und habe etwas entgegengenommen, aber es war trotzdem ein tolles Gefühl.

Florian Noje: Ich sehe es genauso und es war auch mal etwas anderes. Ich habe schon bei einigen Mathe-Wettbewerben mitgemacht, aber da sitzen dann hauptsächlich die anderen Teilnehmer mit ihren Eltern und nicht so ein Publikum wie hier. Hier sitzen Menschen, die sich auch selber mit dem Themenbereich beschäftigen und die wissen es wahrscheinlich anders zu schätzen, als wenn da nur die anderen Schüler sitzen.

Renfield Pambor: Ich fand es auch sehr spannend – wir alle aus meinem Team. Denn es war schon etwas Besonderes, dass einem die ganzen Professoren zusehen und die ganzen Vorstandsmitglieder. Dass man selber den Preis verliehen bekommt, war schon eine Ehre und es war aufregend.

Warum habt ihr euch dazu entschlossen, beim DECHEMAX mitzumachen?

Friedrich Böttger: Meine beiden Teammitglieder hatten schon vor zwei Jahren mitgemacht und kamen mit der Idee auf mich zu, den Wettbewerb wieder zu machen. Dann hatten wir von Anfang an entschieden, dass wir da viel Arbeit reinstecken wollen, und sind mit viel Hoffnung in den Wettbewerb gegangen.

Tobias Viefhaus: Mein Bruder hat von dem Wettbewerb erzählt und ich hatte mir ein Team zusammengestellt. Ich habe auch so viel Interesse an Chemie und darum haben wir entschieden, daran teilzunehmen.

Renfield Pambor: Ich war bei der internationalen Chemie-Olympiade in Berlin dabei und da war ein Schüler, der letztes Jahr beim DECHEMAX-Wettbewerb mitgemacht hat und der mir ganz begeistert von den Experimenten erzählt hat und dass es sehr spannend ist. Daraufhin habe ich das in der Schule erzählt und dann war ein Team ganz schnell gefunden.

Eine Frage an euren Lehrer: Ging das eher von den Schülern aus oder haben Sie Teams motiviert, mitzumachen?

Holger Tröger: Ich habe die Schüler auf den Wettbewerb hingewiesen, weil ich auch schon früher Teams betreut habe. Die Motivation mitzumachen, kam von den Schülern. Das war natürlich eine freiwillige Teilnahme, die Entscheidung war freiwillig. Ich habe nur zwischendurch mal nachgefragt, ob denn auch die Fristen eingehalten werden, ob sie daran denken, die Sachen abzuschicken, weil es erfahrungsgemäß häufig daran gescheitert ist und diesmal glücklicherweise nicht. Aber die Motivation und die Arbeitsleistung kamen vollständig von den Schülern. Ich habe natürlich gerne mit Rat und Tat zur Seite gestanden, aber das ist gar nicht in Anspruch genommen worden. Sie haben komplett eigenständig gearbeitet und das finde ich auch sehr gut so. Das macht uns stolz.

Seit wie vielen Jahren sind Sie mit Teams beim DECHEMAX dabei?

Holger Tröger: Ich bin erst seit etwas über einem Jahr an der Schule, dementsprechend war das der erste DECHEMAX-Durchgang, den ich am Gymnasium Essen-Werden mitgemacht habe. Ich war auch schon vorher dabei, so dass es jetzt das vierte Jahr in Folge gewesen ist.

Dr. Klaus Schäfer, Vorsitzender der DECHEMA, überreicht die Urkunden.

Wie habt ihr es geschafft, neben Schule und Hausaufgaben noch den Wettbewerb unterzubringen und jede Woche die Fragen zu beantworten und zu experimentieren?

Lukas Krinke: In der ersten Runde haben wir uns immer in den großen Mittagspausen getroffen – von der 6. bis zur 8. Stunde haben wir immer eine Stunde Zeit gehabt – recherchiert und die Fragen beantwortet. In der zweiten Runde haben wir uns fast jeden Nachmittag nach der Schule getroffen oder per Skype gechattet und darüber gesprochen und recherchiert.

Tobias Viefhaus: In der ersten Runden haben wir uns immer samstags getroffen und haben dann jede Woche die jeweilige Frage beantwortet. Und in der zweiten Runde haben wir uns dann einige Male getroffen, haben die Versuche durchgeführt und nach weiteren Malen das Versuchsprotokoll fertigstellen können.

Renfield Pambor: In der Oberstufe haben wir bestimmte Fächer abgewählt und haben dadurch Freistunden, in denen wir uns im Labor getroffen und die Experimente in der zweiten Runde durchgeführt haben – unter Aufsicht einer Lehrperson, die uns aber nicht geholfen hat.

Du hast gerade angesprochen, dass ihr im Labor experimentiert habt. Wie war das bei den anderen beiden Teams? Wo habt ihr die Versuche durchgeführt?

Florian Noje: Wir haben bei zweien von uns in den Küchen experimentiert. Das war auch zuerst ein bisschen skeptisch gesehen von den Eltern. Aber da wir immer alles aufgeräumt haben, war es im Endeffekt bei den Versuchen kein Problem.

Wie habt ihr eure Eltern überzeugt?

Florian Noje: Wir haben einfach gesagt, dass wir da mitmachen wollen, und wenn man ein bisschen erklärt hat, was der Wettbewerb ist, dann waren die Eltern auch selbst interessiert daran. Wir haben auch gesagt, dass wir nachher alles wieder aufräumen und dann war es kein Problem.

Tobias Viefhaus: Wir haben auch in zwei von unseren Küchen experimentiert. Es war auch alles mit den Eltern abgesprochen.

Was hat euch am DECHEMAX am meisten Spaß gemacht?

Friedrich Böttger: Am spaßigsten waren die Versuche, bei denen wir selbst etwas machen und analysieren konnten, was dabei herauskommt. Es hatte auch noch einen guten Beigeschmack, dass wir für jeden Versuch zusammengekommen sind und uns öfter getroffen haben.

Renfield Pambor: Am interessantesten war die Arbeit im Labor bei den Experimenten, weil wir uns die Zeit selbst einteilen und schauen mussten, wie wir die Versuche organisieren und planen. Wenn man sieht, was am Ende dabei herausgekommen ist, ist das schon toll.

Jonas Jöhring: Am witzigsten und spaßigsten war, dass wir uns immer mit unseren Freunden und Teammitgliedern getroffen haben und manchmal auch länger darüber diskutiert haben, welche Lösung wir einschicken.

Und was hat Ihnen am meisten Spaß gemacht?

Holger Tröger: Ich finde es immer in der zweiten Phase ganz spannend, die Experimente zu sehen, wobei die Experimente eigentlich vergleichsweise simpel sind und in den letzten Jahren auch waren. Ich finde tatsächlich die Fragen spannender. Und dann auch zu sehen, wie sich die Fragen von Jahrgangsstufe zu Jahrgangsstufe unterscheiden, immer komplexer und schwieriger werden, und manchmal ist die Antwort eben nicht so leicht, selbst bei den Fragen für die 7. Klasse. Manchmal muss man wirklich intensiv recherchieren und nachdenken. Das ist spannend, weil die Naturwissenschaften bei uns im Unterricht ganz stark und ganz klar getrennt sind – Chemie, Physik, Biologie – dass man tatsächlich auch mal Fragen aus einem Bereich hat, wo man mehrere Wissenschaften miteinander kombinieren muss, das ist für die Jugendlichen auch mal ein ganz interessanter Ansatz.

Welche Ideen oder Antworten Ihrer Schüler haben Sie verblüfft? Hat Sie etwas erstaunt?

Holger Tröger: Was mich tatsächlich bei der 9. Klasse erstaunt hat, ist die Leichtigkeit, mit der sie die Sachen durchgegangen sind. Ich habe dann immer von Woche zu Woche gefragt, wie es aussieht, ob sie an die Fragen gedacht haben – ‚Ja, ja‘. ‚Habt ihr die Fragen beantwortet?‘ – ‚Ja, war ja nicht schwer.‘ So ging das von Woche zu Woche, dass das gar nicht als große Hürde gesehen wurde. Die Gruppen, die ich vorher betreut habe, mussten schon über die Fragen sehr intensiv nachdenken. Mit Recherche waren die Fragen meiner Meinung nach sehr gut machbar.

Wie fandet ihr die Fragen? Waren sie zu leicht für euch?

Florian Noje: Ich würde nicht sagen zu leicht, aber wie gesagt, heute findet man ziemlich viel im Internet und wir sind zu dritt. Wir haben uns dann eine Stunde konzentriert hingesetzt und dann findet man da auch ziemlich schnell die Lösung.

In diesem Jahr ging es beim DECHEMAX häufig um das Thema Umwelt. Habt ihr durch den Wettbewerb einen neuen Blick darauf bekommen?

Lukas Krinke: Auf jeden Fall. Wir haben uns jetzt mit Zahlen auseinandergesetzt und dass  manche Sachen auch verbessert werden müssen. Es war auf jeden Fall interessant.

Florian Noje: Da möchte ich noch etwas ergänzen: Bei den Fragen ging es in einer Woche um den Spritverbrauch vor allem von Flugzeugen und Kreuzfahrtschiffen. Das war unvorstellbar viel. Und da wir diese Reisen eigentlich nur für uns machen, man kann ja auch anders reisen, finde ich das schon ziemlich übertrieben. Da sollte man meiner Meinung nach auch etwas gegen tun. Denn es war nicht einfach nur hoch, es war VIEL zu hoch. Es war teilweise in den zehntausender Bereichen für eine kurze Fahrt.

Möchtest du für dich selber Konsequenzen ziehen?

Florian Noje: Ich habe selber auch noch nie eine Kreuzfahrt gemacht, aber bei solchen Sachen denkt man jetzt schon mehr darüber nach, ob man es wirklich machen will.

Tobias Viefhaus: Ich habe auch eine neue Sicht darauf bekommen. Vorher habe ich mir gar nicht bewusst gemacht, wie viel Sprit und umweltschädlicher Treibstoff verschwendet wird dafür. Ich habe auch noch keine Kreuzfahrt gemacht und bin noch nie geflogen, auch wenn das jetzt komisch klingt, weil man heutzutage sehr häufig in Urlaub fliegt. Aber ich empfehle es auch anderen.

Renfield Pambor: Man hat gesehen, dass man Ökonomie und Ökologie verbinden muss und dass es da interessant ist, neue Lösungen zu finden. Wie Herr Schäfer auch in seiner Eröffnungsrede gesagt hat, dass die „Fridays for Future“-Bewegung jetzt erst aufkommt und das Thema des Wettbewerbs vorher schon festgelegt wurde und dass das eben ganz zukunftsweisende Themen sind und dass es wichtig ist, dass wir jetzt darüber sprechen.

Die DECHEMAX-Sieger in Aktion auf dem „Marktplatz“ des DECHEMA-Tags.

Wollt ihr im nächsten Jahr wieder beim DECHEMAX mitmachen?

Tobias Viefhaus: Ich möchte auf jeden Fall wieder mitmachen und ich hoffe, meine Gruppe auch. Und wir freuen uns sehr, dass wir jetzt hier so erfolgreich waren und wir hoffen wieder auf so einen erfolgreichen Wettbewerb nächstes Jahr.

Friedrich Böttger: Wir drei kommen alle nächstes Jahr in die Oberstufe und wir werden alle Chemie weiter wählen. Bei uns ist auch relativ sicher, dass wir in Kontakt bleiben und auch höchstwahrscheinlich am Wettbewerb wieder teilnehmen und hoffentlich wieder genauso erfolgreich sind.

Renfield Pambor: Wir sind Schüler der 11. Klasse und können damit nicht mehr beim DECHEMAX-Wettbewerb nächstes Jahr teilnehmen, werden es den jetzigen 10. Klassen aber sehr empfehlen.

Welche Tipps habt ihr für zukünftige Teilnehmer?

Tobias Viefhaus: Der größte Tipp ist, rechtzeitig zu beginnen. Wir haben uns dieses Jahr etwas mit der Zeit verplant, aber letztendlich haben wir es doch noch rechtzeitig geschafft. Aber auf jeden Fall: Früh anfangen und so gut wie jeden Nachmittag treffen. Es ist schon viel Arbeit.

Florian Noje: Wir können uns dem nur anschließen. Wir haben es vor zwei Jahren genauso verpennt und daraus auch gelernt, zeitnah anzufangen. Dann ist es auch machbar.

Renfield Pambor: Das Zeitmanagement ist eigentlich das Wichtigste. Und dass Leute mitmachen, die sich für Chemie interessieren und keine Berührungsängste haben. Denn wir hätten nicht gedacht, dass wir bis hierhin kommen, dass wir heute ausgezeichnet werden. Und deshalb einfach mitmachen, wenn man Interesse an Chemie hat.

Was können Sie Kollegen empfehlen, die mit einem Team antreten möchten?

Holger Tröger: Die Kollegen sollten versuchen, den Schülern erstens die Motivation mitzugeben und zweitens die Angst davor zu nehmen. Denn viele denken bei Chemie sofort an das große böse Fach, das extrem schwierig ist. Und das ist an der Stelle einfach ein Fehler, denn es ist nicht unmenschlich, am DECHEMAX-Wettbewerb teilzunehmen. Die Fragen sind gut machbar, wenn man strukturiert arbeitet. Wenn man sich Mühe gibt, ist es auch gut möglich, ein gutes Protokoll zu schreiben. Und offensichtlich haben die Schüler alles Nötige, was sie wissen müssen, gelernt – über die Jahre, in denen sie Biologie-, Chemie- und Physikunterricht hatten. Warum soll man es also nicht versuchen? Selbst wenn es nicht bis zu einer Siegerehrung hinterher führt, lernen die Schüler durch die Fragen auch etwas für ihr zukünftiges Leben. Und wenn es nur ist, dass man vielleicht nicht jedes Jahr eine Kreuzfahrt machen sollte.

Vielen Dank für das Gespräch!

Die siegreichen Teams im Einzelnen:

Chemisters (Klasse 7)
Tobias Felix Viefhaus, Martin Rose, Jonas Jöhring und Josh Alexander Berktold; Gymnasium Essen-Werden

DieChemiker (Klasse 9)
Florian Noje, Friedrich Böttger und Lukas Krinke; Gymnasium Essen-Werden

Gleichgewicht (Klasse 11)
Renfield M. Pambor, Merle Poggendorf, Rasmus Partecke und Henning Schult; Ostseegymnasium Greifswald

Der Sonderpreis geht an das Team:
ChunkyMonkeys (Klasse 9)
Sina Hegemann und Alina Fischer; Mariengymnasium Papenburg

 Mehr zum DECHEMAX-Schülerwettbewerb

Werbeanzeigen

Read Full Post »

Interview with Michele Aresta, Initiator of ICCDU and Member of the International Committee

This year’s ICCDU is the 17th edition of the event. What were your expectations when you started this series?
ICCDU was started after two Summer Schools funded by NATO on “CO2 as Carbon Source, 1986” and “Reaction Mechanisms in Enzymatic and Model carboxylation and reduction reactions based on CO2, 1989”.  The ICCDU Series was started for being the international forum where the scientific community working on CO2 conversion could meet. And this has been ICCDU since its start.

How would you describe the first ICCDU – was this more an academic discussion, or did you already envision concrete applications?
Surprisingly, in the 1980s there were already practical applications in the field of polymers from CO2 (Al-based catalysts) which went on stream. The scientific discussions already covered other themes such as CO2 reduction, photocatalysis, synthesis of fine chemicals, polymers such as polyurethanes and polycarbonates and so on. What people do today was well known in the 1980s. The interest in CO2 chemistry was at that time boosted by the“oil crisis” (1973, 2000s).  Climate change was not yet a serious issue. The low cost of oil has decreased the interest in CO2 conversion in the 2000-2010s. Now the push comes from climate change, a completely different motivation.
The scheme below was developed in 1987: it presents the vision I had about CCU 30 years ago:


 An Integrated approach to CO2 Utilization, M. Aresta, NATO ASI Series 1989.

The routes to go were very clear to me at that time! We are running now along those paths.

How has CCU (not the conference, but the technology) evolved since the first ICCDU? What expectations were met, what not? And did unexpected develpoments occur?
As I wrote in a paper published in JCOU in 2013 “The changing paradigm in CO2 conversion”, the availability of cheap PV-H2 makes possible today the exploitation of CO2 reduction to energy products, that did not make sense in a fossil-C based energy frame as it was in the 1980s. And this is a big step towards “circular economy of C”.

What is special about ICCDU compared to other events on the topic of CCS and CCU?
ICCDU is a scientific forum and gathers scientists from usually 35+ countries. In 2015 we had over 40 countries present. It is a global conference that has since a few years opened up to policy makers and industrialists: this is a must these days.

From your personal point of view, what are you looking forward to most at this year’s ICCDU?
In future years ICCDU will be more and more inclusive and will sustain the development of new science and technology in the direction of implementing a circular C-economy by integrating CO2 conversion, biotechnologies, and biomass utilization. Integration of biotechnologies, catalysis, photocatalysis is essential for CCU. Synthetic photochemistry is a key step. Integration with nature is essential. Learning from nature is our future.

What will, from your personal point of view, be the „next big thing“ in CCU?
Direct co-processing of water and CO2 for developing an “Economy based on CO2 and water”! This is the title of my most recent book published with Springer and this is my vision since ever.
CCU is cycling Carbon. CO2 is renewable carbon: one can cycle it again and again as Nature does. This is the basis of bioeceonomy: CCU is integrated with the Bioeconomy concept. We should not make the mistake of keeping biomass utilization and CCU apart! They must be integrated.

Join ICCDU 2019 in Aachen and discuss the opportunities and applications of carbon capture and utilization with experts from research and industry from all over the world!

Read Full Post »

Rückblick auf den Infotag „Phosphor aus Klärschlamm“

Anfang April 2019 veranstaltete die DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. gemeinsam mit der Deutschen Phosphor-Plattform DPP e.V einen Infotag „Phosphor aus Klärschlamm – Wie Sie die Phosphorabreicherung bestimmen können!“ in Frankfurt am Main. Neben Vorträgen zur Gesetzgebung und Analytik informierten die Referenten über Anwendungen von Phosphor im alltäglichen Leben; bei einem interaktiven Quiz erfuhren die Teilnehmer  erstaunliche Fakten über Phosphor. Ziel der Veranstaltung war es, einen umfassenden Überblick über Phosphor zu geben und so die Notwendigkeit der Phosphor-Rückgewinnung nicht nur auf Basis von gesetzlichen Vorschriften, sondern aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten und zu diskutieren.

Die rund 60 Teilnehmer wurden bei der Veranstaltung aktiv mit eingebunden. Neben einem Quiz über Phosphor, an dem die Teilnehmer in den Pausen teilnehmen konnten, wurden auch Versuche gezeigt, um die unterschiedlichen Eigenschaften von Phosphor für die Teilnehmer erlebbar zu machen.

Ebenso wichtig wie die technische Anwendung von Phosphaten in Reinigern, Farben und Baustoffen ist die Anwendung von Phosphaten in Lebensmitteln. Hierzu veranschaulichte Dr. Rainer Schnee, 1. Vorsitzender der DPP, in seinem Vortrag auf die Bedeutung von Phosphaten für die Qualität von Backwaren, Fleisch- und Milchprodukten hin. In Fleischprodukten werden sie beispielsweise eingesetzt, um das Fleisch saftig zu halten, da sie durch einen hochspezifischen Effekt auf das Wasserbindevermögen von Fleisch, Fisch und essbaren Meerestieren einwirken können.

Nach der Anwendung von Phosphat in Lebensmitteln und technischen Anwendungen stand am Nachmittag der Klärschlamm  im Mittelpunkt. Dr. Martin Loew, ICL Food Specialties, informierte über aktuelle Methoden für die Phosphoranalytik mit Schwerpunkt auf der Charakterisierung von Klärschlämmen. Hans-Walter Schneichel, Ministerium für Umwelt, Energie, Ernährung und Forsten Rheinland-Pfalz, stellte in seiner Funktion als Obmann des zuständigen Ad-hoc-Ausschusses der Länderarbeits-gemeinschaft Abfall (LAGA), den aktuellen Stand der Vollzugshinweise zur Umsetzung der Klärschlammverordnung dar und Dr. Daniel Frank von Isle Utilities gab einen Überblick zur momentanen Situation der Umsetzung in Deutschland. Auch die Notwendigkeit einer Frachtenbetrachtung bei der Abreicherung von Phosphor aus Klärschlamm wurde angerissen. Bei einer abschließenden Podiumsdiskussionkonnten die Teilnehmer ihre Fragen mit in die Diskussion einbringen.

Mehr zum Thema Rohstoffe und zu aktuellen Veranstaltungen finden Sie auf der Webseite der DECHEMA zum Fokusthema Rohstoffe.

oder abonnieren Sie unseren Themennewsletter!

Read Full Post »

Letzte Woche stellten wir im ersten Teil des Interviews mit der DECHEMA-Preisträgerin 2018 Dörte Rother ihre wissenschaftliche Arbeit vor. Im zweiten Teil geht es um die Frage, wie der Schritt in die industrielle Umsetzung gelingt und warum die Chancen dafür derzeit außerhalb Deutschlands besser stehen.

Wo sehen Sie die größte Hürde bei der industriellen Umsetzung?

Die größte Hürde sind die Katalysatorkosten. Daran sind auch schon industrielle Umsetzungen mit Kooperationspartnern gescheitert. Die Enzymkaskaden selbst funktionieren sehr gut, wir halten alle Spezifikationen ein und erreichen auch die nötigen Produktkonzentrationen. Aber die Kosten für die Enzyme lassen sich schwer senken, besonders für kleinere Ansätze. Was im ganz großen Maßstab vielleicht akzeptabel wäre, ist bei Volumina von ein paar Hundert oder Tausend Liter nicht kompetitiv.

Dazu kommt, dass viele klassische pharmazeutische Firmen oft nicht die nötigen Lizenzen für Arbeiten mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen haben. Wird die günstige Ganzzellformulierung gewählt, muss nachgewiesen werden, dass die eingesetzten Zellen wirklich tot sind, wenn sie geliefert werden, sonst sind die entsprechenden Zulassungen notwendig. Generell  treten wir gegen bestehende, lang etablierte Prozesse an. Wenn man vorhandene Prozesse verändert, braucht man besonders im Pharmabereich oft eine neue Zulassung; das kann teuer und langwierig werden.

Sie arbeiten in letzter Zeit verstärkt mit internationalen Partnern – warum?

Wir stellen fest, dass in letzter Zeit zunehmend mehr Interesse beispielsweise von chinesischen Firmen für unsere enzymatischen Ansätze kommen. In China wurden die Umweltauflagen verschärft, und es kann passieren, dass Unternehmen, die sie nicht einhalten, stillgelegt werden. Damit eröffnet sich für uns eine Chance – wir treten eben nicht gegen bestehende Referenzprozesse an und haben damit eine bessere Position, um unsere biokatalytischen Kaskaden umzusetzen.

Wie sind Sie auf dieses Forschungsgebiet gekommen?

Ich habe Biologie studiert, aber schon im Grundstudium gemerkt, dass mich der Schwerpunkt Biotechnologie besonders interessiert, und mich dann in Richtung Biokatalyse und Bioverfahrenstechnik spezialisiert. Biokatalyse eröffnet alternative Synthesemöglichkeiten mit vielen Aspekten, die für Nachhaltigkeit relevant sind. Das ist mir besonders wichtig.

Wo sehen Sie die Zukunft Ihrer Forschungsansätze?

Je reiner und komplexer das Produkt, desto ökonomischer ist ein multi-enzymatischer Prozess. Besonders im Pharmabereich lohnt es sich, mit hochselektiven Biokatalysatoren zu arbeiten, weil wir es viel mit optisch aktiven Produkten zu tun haben, die hochrein hergestellt werden müssen – da können Enzyme ihre Vorteile voll ausspielen. Bei nicht-optisch aktiven Bulkprodukten ist die chemische Synthese vielfach schneller und günstiger.

Würde man die ökologischen Kosten zusätzlich berücksichtigen, zum Beispiel über Zertifikate für CO2 oder ökologisch sensible Lösungsmittel, würde sich das Verhältnis möglicherweise zugunsten grüner Syntheseansätze aus der Chemie und verstärktem Einsatz von Enzymen (die ja selber untoxisch sind) verschieben. Wir sehen ja am chinesischen Beispiel, wie ein solcher Umbruch aussehen kann. Auch hier steigt das Bewusstsein für Nachhaltigkeits-Aspekte. Ich glaube, dass es wichtig ist, jetzt Lösungen zu entwickeln, die man hervorholen kann, wenn sie gebraucht werden. Die Autoindustrie ist da ein gutes Beispiel – es ist gut, vorbereitete Alternativen wie die Elektromobilität zu haben, die weiterentwickelt werden können, wenn sich die Rahmenbedingungen ändern, statt bei Null anzufangen.

Ich kann mir vorstellen, dass ein ähnlicher Bewusstseinswandel auch bei der Produktion von Materialien und Pharmaka kommen wird, und in diesem Bereich sehen wir uns.

https://dechema.de/Veranstaltungen/DECHEMA_Tag+2019.html

Was sind Ihre nächsten Vorhaben?

Ich glaube an die Vorteile von Enzyme, aber ich glaube, es gibt auch Fälle, wo der Einsatz chemischer Katalysatoren günstiger sein kann, nicht nur ökonomisch sondern ebenfalls in Bezug auf die Ökobilanz. So haben wir in mehrschrittigen Synthesen auch schon ein Enzym gegen Phosphatpuffer, in dem die Kaskade sowieso stattfand, ersetzen können. Da das Startsubstrat optisch sehr rein war, fand der Phosphat-vermittelte Schritt ebenfalls mit hohen Selektivitäten zu einem reinen Produkt mit drei optisch aktiven Zentren statt. Ein schönes Beispiel dafür, dass man immer den besten Katalysator verwenden sollte, der zur Verfügung steht. Egal, welcher Natur er ist. Und dies nach ökonomischen und ökologischen Kriterien bewerten sollte.

Wir arbeiten gerade mit Kooperationspartnern daran, nicht nur chemische Katalysatoren und Enzyme miteinander zu kombinieren, sondern diese in hybriden Prozessen mit mikrobiellen Zellfabriken zu koppeln. Die Zellfabriken können beispielsweise aus nachwachsenden Rohstoffen wie Bagasse sowohl die aromatischen als auch die aliphatischen Ausgangsstoffe für unsere Kaskaden herstellen. Wie sehen die Schnittstellen aus, wie lassen sich chemo-enzymatische Kaskaden mit lebenden Ganzzellkatalysatoren kombinieren, an welchen Stellen muss ich aufreinigen? – das sind sehr spannende Fragestellungen, mit denen wir uns beschäftigen.

Was wäre Ihr persönliches Traumprojekt?

Ich würde gerne zusammen mit akademischen und industriellen Partnern einen Prozess komplett von den nachwachsenden Rohstoffen bis zum hochreinen Produkt entwickeln und umsetzen, und das vom Labor bis zum Industriemaßstab. Ein solcher kompletter hybrider Prozess könnte dann als Blaupause für andere Prozesse dienen. In einigen Kooperationsprojekten sind wir auf einem guten Weg, diesem Ziel näher zu kommen.

Ich denke, wir brauchen gute Modellprozesse, damit Firmen auf den Zug aufspringen. Und dann bräuchten wir die politischen Rahmenbedingungen, um den Wandel hin zu solchen Prozessen zu vollziehen.

Auf der anderen Seite arbeiten wir aber auch am Verständnis von Enzymkaskaden im deutlich grundlagenorientierteren Bereich. Hier versuchen wir derzeit, Enzyme in ihrer Aktivität durch externe Stimuli regulieren können. Je komplexer eine Enzymkaskade wird, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit von Nebenproduktbildungen. Wir lösen das bisher über räumliche Trennung, also Kompartimentierung und modulare Prozesse. Das geht gut. Meine Vision ist aber, alles in einem Topf durchführen zu können und die Enzyme je nach Bedarf „ein- und auszuschalten“. Am besten kombiniert mit einer Feedbackschleife, bei der die Inline-Analytik signalisiert „das erste Substrat ist aufgebraucht, schalte Stufe 2 ein“. An so einem Konzept arbeiten wir gerade. Wir möchten ausdrücklich nicht die Expression regeln, sondern das Enzym selbst, und das ist herausfordernd. Hier arbeiten wir mit Licht und Mikrotemperaturen als Stimuli und hoffen so, eines Tages einen derartig geregelten Eintopfreaktor präsentieren zu können. Einzelne Aspekte klappen bereits, aber bis alle Schritte ineinander greifen wird es noch eine Weile dauern.

Die beiden Beispiele zeigen, dass wir sowohl akademische Herausforderungen angehen als auch die (spätere) Applikation im Sinn haben. Ich finde, es ist unsere Aufgabe als Wissenschaftler, auch die Anwendung zu sehen und zu versuchen, die Ergebnisse in neue Technologien umzusetzen. So können wir nachhaltige Prozesse entwickln, die ökologische und ökonomische Aspekte verbinden und so bestenfalls unseren ökologischen Fußabdruck reduzieren, selbst wenn wir nicht bereit sind, an unserem bereits erworbenen hohen Lebensstandard zu rütteln. Über den letzten Punkt sollte man auch diskutieren – aber das ist eine ganz andere Geschichte.

Wenn Sie mehr über die Arbeit von Dörte Rother erfahren oder mir ihr ins Gespräch kommen möchten – kommen Sie zum DECHEMA-Tag 2019 am 23. Mai 2019 ins DECHEMA-Haus!

Read Full Post »

Dörte Rother erhält am 23. Mai 2019 den DECHEMA-Preis 2018

Chirale Substanzen selektiv herstellen – was für den „klassischen“ Chemiker eine der größten Herausforderungen ist und in der chemischen Katalyse im wahrsten Sinne des Wortes hochkomplexe Strukturen erfordert, leisten Enzyme quasi im Handumdrehen. Dennoch ist ihre industrielle Anwendung alles andere als trivial, alleine schon wegen der Kosten. Wir sprachen mit der DECHEMA-Preisträgerin 2018 Prof. Dr. Dörte Rother über ihre wissenschaftliche Arbeit, die Herausforderungen bei der Umsetzung und ihr „Traumprojekt“. Im ersten Teil erklärt sie uns ihre Vorgehensweise, um auf Basis synthetischer Enzymkaskaden wettbewerbsfähige Prozesse zu entwickeln.

Worum geht es in Ihrer wissenschaftlichen Arbeit?

Wir arbeiten an synthetischen Enzymkaskaden. Das bedeutet, dass Enzyme miteinander kombiniert werden, die in der Natur so nicht vorkommen. Beim Metabolic Engineering werden Enzyme kombiniert, die zumindest teilweise auch in der Natur gemeinsam in synthetischen Pathways auftreten. Unser Ansatz ist, für jeden Syntheseschritt den besten Katalysator zu finden (der übrigens auch mal ein chemischer Katalysator sein kann) und diese dann zu kombinieren. Der „Baukasten“, den wir dafür nutzen, enthält Enzyme, die alle ungefähr die gleiche Reaktion unterstützen, aber sich in ihren Selektivitäten ein bisschen unterschieden. So werden leicht unterschiedliche Substrate akzeptiert oder die gewonnenen Produkte unterscheiden sich hinsichtlich ihrer optischen Aktivität – das ist besonders für den Pharmabereich sehr relevant. Wenn ich diese Enzyme mit ihren verschiedenen Selektivitäten kombiniere, bekomme ich nicht nur ein Produkt, sondern habe eine Technologieplattform für eine ganze Bandbreite von Produkten.

https://dechema.de/Veranstaltungen/DECHEMA_Tag+201

Arbeiten Sie dabei zellfrei?

Zellfrei zu arbeiten ist der einfachste Weg, aber: wir möchten die Lücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung schließen und unsere Kaskaden in industrielle Prozesse bringen. Das heißt, wir müssen ähnlich hohe Produktkonzentrationen erzielen wie in chemischen Synthesen, ohne deutlich teurer zu werden. Enzyme sind sehr selektiv und arbeiten unter ökologisch vorteilhaften Bedingungen – keine hohen Drücke, keine toxischen Additive, moderate Temperaturen; das sind Pluspunkte, besonders, wenn die Nachhaltigkeit im Fokus steht. Zudem sind Biokatalysatoren einfach durch Erwärmung inaktivierbar, ohne toxische Abfälle zu hinterlassen. Lauter gute Gründe, Enzyme als Katalysatoren einzusetzen.  Aber die Herstellungskosten für Enzyme sind hoch, besonders für gereinigte Enzyme. Deshalb arbeiten wir, wenn möglich, mit ganzen, oft gefriergetrockneten Zellen. Das ist circa 10fach günstiger. Diese Zellen können auch wiederverwertet oder kontinuierlich eingesetzt werden. Dazu kann man die ganzen Zellen zurückhalten oder auch gereinigte Enzym immobilisieren. Letzteres sollte möglichst kombiniert werden – also Aufreinigung und Immobilisierung in einem Schritt – alles andere ist kaum wettbewerbsfähig.

Wie genau funktioniert Ihr Ganzzellverfahren?

Die Zellen, die wir einsetzen,  sind gefriergetrocknet und daher überwiegend nicht mehr lebensfähig. Eigentlich ist das die einfachste Form der Immobilisierung: Die Enzyme, die in hohen Konzentrationen in den Zellen vorliegen, sind etwas geschützt, wir können mit vergleichsweise hohen Substratkonzentrationen arbeiten, und die Zellen lassen sich hinterher abtrennen und wieder einsetzen. Zu den Zellen geben wir dann Substrate, Lösungsmittel und eine bestimmte Menge Puffer, um gute Umsätze zu erlangen. Zumindest bei Substraten wie Ketonen konnten wir sogar im reinen Substrat ohne Zugabe weiterer Additive arbeiten. Bei sehr reaktiven und toxischen Substraten wie Aldehyden braucht man allerdings Lösungsmittel, um Deaktivierungen zu vermeiden. Wir versuchen, in den Standardsystemen der chemischen Synthese zu arbeiten. Nur so erreichen wir hohe Produktkonzentrationen beispielsweise auch mit schwer wasserlöslichen Aromaten und können das Produkt hinterher auch wieder abtrennen.

Und wie gelangt das Substrat in die Zelle?

Wir wissen es nicht ganz genau, gehen aber davon aus, dass die Membran sehr porös oder teilweise gar nicht mehr vorhanden ist. Jedenfalls haben wir bei diesem Verfahren kaum Diffusionshemmnisse. Unter dem Elektronenmikroskop sieht man, dass die E. coli-Zelle um ca. ein Drittel geschrumpft ist, aber ihre Form behält. Zumindest in den von uns gewählten mikro-wässrigen Reaktionsbedingungen zeigten nur ca. 10 % der Zellen Löcher oder andere Veränderungen. Gerade für die Industrie sind solche Ganzzellprozesse attraktiv, und sie funktionieren gut.

Worauf achten Sie bei der Prozessentwicklung besonders?

Die nachhaltige Produktion ist mir sehr wichtig. Wir verwenden zum Beispiel Lösungsmittel, die nachhaltige Kriterien erfüllen – also nicht toxisch sind und möglichst auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt wurden. Die Biokatalyse hat eine „Kinderkrankheit“: Sie ist sehr „grün“, was die Prozessbedingungen betrifft, aber am Ende liegt das Produkt oft in niedrigen Konzentrationen in einem wässrigen System vor. Um es daraus abzutrennen, wird sehr viel Lösungsmittel benötigt. Alternativ ist es möglich, in mikro-wässrigen Reaktionssystemen zu arbeiten, so wie wir es mit den gefriergetrockneten ganzen Zellen, wenn möglich, tun, um Vorteile bei der Produktaufarbeitung zu haben.

Wir versuchen, eine effektive Aufarbeitung in die Prozessentwicklung zu integrieren. Dazu planen wir von Anfang an, wie wir das Produkt am Ende aufreinigen können, und forschen parallel an den verschiedenen Prozessschritten, um den besten Gesamtprozess zu entwickeln.

Der 2. Teil des Interviews erscheint am 2. April. Dann fragen wir nach den Hürden bei Industriekooperationen, und Dörte Rother verrät uns ihr „Traumprojekt“.

Read Full Post »

Welche Krise könnte Sie in Ihrem beruflichen Umfeld ereilen? Ein Brand in der Produktion, ein Unfall im Labor, eine Cyberattacke auf Ihre Daten? Wissen Sie, was dann zu tun ist? Krisen kommen plötzlich – gut, wenn man dann vorbereitet ist.

Die gute Nachricht: Man kann sich auf Krisen vorbereiten und es gibt ein „Standardinstrumentarium“, das einem dabei hilft.

Dabei ist es nützlich, sich zuallererst zu überlegen, was der schlimmste Fall ist, der das eigene Unternehmen oder den eigenen Bereich treffen kann: Können extreme Wetterereignisse zu Schäden an Gebäuden oder Einrichtungen führen oder die Produktion gefährden, weil beispielsweise aufgrund von Niedrigwasser keine Rohstoffanlieferung mehr möglich ist? Welche Auswirkungen hätte menschliches Versagen oder ein technischer Effekt? Und was passiert, wenn ein Virus oder ein gezielter Hackerangriff Ihre IT-Systeme lahmlegt?

So unterschiedlich diese Einzelfälle auch sind, eine Krise kann jeden treffen. Und dann ist umgehende Reaktion gefragt. Zugegeben, auch mit bester Vorbereitung lässt sich nicht verhindern, dass es zur Krise kommt. Aber der Umgang damit entscheidet, welche Auswirkungen sie haben wird.

Krisen sind Führungsaufgabe

Als Geschäftsführer, Betriebs- oder Laborleiter oder Kommunikationsverantwortlicher sind Sie im Krisenfall gefragt. Letztlich können Sie die Verantwortung dafür als Führungskraft auch nicht delegieren. Sie können aber dafür sorgen, dass bereits im Vorfeld jeder in der Organisation weiß, welche Rolle ihm zukommen. Wer ist Teil des Krisenstabs, und welche Aufgaben übernimmt er dort? Wer hält Kontakt zu Behörden, zur Feuerwehr, zur Presse – all dies lässt sich bereits im Vorfeld festlegen, ebenso wie die Frage, wo der Krisenstab sich trifft und welche Ausstattung für den Raum notwendig ist.

Tipp: Entwickeln Sie ein mögliches Krisenszenario für Ihre Organisation und spielen Sie es mit einem Krisenstab einmal durch – dabei erkennen Sie sehr schnell, welche Rollen, Informationen und Kommunikationsströme kritisch werden können.

Das Krisen-Instrumentarium

Egal, wie klein oder groß Ihr Krisenszenario aussieht, ein Krisenhandbuch ist unverzichtbar. Ob es gedruckt oder digital vorliegt, spielt keine Rolle (allerdings sollte es auch dann noch zugänglich sein, wenn es der Standardserver nicht mehr ist). Fortlaufend aktualisiert, enthält es Kontakt- und Telefonlisten, Verhaltensregeln, Rollen, Aufgaben und Abläufe und weitere relevante Informationen.

Auch über die Frage, wie Kommunikationsströme im Krisenfall aussehen, sollte man sich vorab Gedanken machen. Wer ist Ansprechpartner für die Presse, wer entscheidet, welche Informationen wann weitergegeben werden? All diejenigen, die sich im Zweifelfall einem Fernsehteam gegenüber sehen könnten, sollten vorher den Umgang mit der Kamera trainieren. Offenheit, Transparenz, Glaubhaftigkeit und Dialogorientierung sind Kommunikationsgrundsätze, die auch und gerade in der Krise gelten.

Tipp: „Kein Kommentar“ ist keine dauerhafte Lösung und kann zu zusätzlichem Vertrauensverlust führen. Auftritte vor der Kamera lassen sich üben – nutzen Sie ruhige Zeiten, um Routine zu entwickeln.

Ist Ihnen bewusst, wie sich Ihre wesentlichen Zielgruppen im Krisenfall aufteilen? Vergessen Sie die wichtigste nicht: Ihre eigenen Mitarbeiter. Sie sind die glaubwürdigsten Gesprächspartner und Multiplikatoren, die sie auch schon vorbereitend in die Kommunikation einbinden können. Externe Zielgruppen sind Kunden, Lieferanten, die Medien, Anteilseigner und die allgemeine Öffentlichkeit. Im Krisenfall arbeiten Sie zudem sehr eng mit Behörden und politischen Entscheidern zusammen. Alle drei Zielgruppen sollten zeitlich und inhaltlich abgestimmt mit relevanten Informationen versorgt werden.

Mehr über Krisenmanagement und wie Sie sich vorbereiten können, erfahren Sie beim DECHEMA-PRAXISforum Krisenmanagement am 3. und 4. Juni 2019 in Frankfurt. Zwei Tage kompaktes Programm mit Erfahrungsberichten, Vorträgen und interaktiven Übungen – melden Sie sich jetzt an.!

https://dechema.de/krisenmanagement

Read Full Post »

Acht Partner aus Industrie und Forschung beschäftigen sich erstmals mit den wissenschaftlichen, technischen und wirtschaftlichen Potenzialen, die mit einer Digitalisierung im industriellen Wassermanagement verbunden sind. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das kürzlich angelaufene Verbundprojekt DynaWater 4.0 über einen Zeitraum von drei Jahren mit mehr als 1,5 Mio. Euro.

Während die Digitalisierung in der industriellen Produktion und der Prozessindustrie schnell fortschreitet, hat der Digitalisierungsgrad in der Wasserwirtschaft noch kein vergleichbares Niveau erreicht. Vor allem im industriellen Bereich ist die Wassertechnik durch die enge Verbindung mit der Produktion gefordert. Hierfür muss die Wasserwirtschaft flexibler und vernetzter werden; wie dies genau aussehen kann, haben Branchenexperten 2018 im Positionspapier „IndustrieWasser 4.0“ der DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. detailliert dargestellt.

Ziel von DynaWater 4.0 ist es, auf der Grundlage des Konzepts „IndustrieWasser 4.0“ Modelle und Cyber-physische Systeme (CPS), Sensornetze, Datenplattformen sowie Komponenten von industriellem Wassermanagement und industrieller Produktion miteinander zu vernetzen. Dies wird an konkreten Beispielen der Branchen Chemie, Stahl und Kosmetik demonstriert und bewertet. Dabei reicht der Grad der Vernetzung von der digitalen Verknüpfung von Prozessen innerhalb eines Unternehmens über den Standort bis zur Einbindung der kommunalen (Ab)Wasserwirtschaft. Zusätzlich wollen die Projektpartner zeigen, wie auch andere Branchen diese Ergebnisse verwerten können. So lässt sich die digitale Zusammenarbeit zwischen industriellem Wassermanagement und Produktion auf unterschiedlichen Ebenen beispielhaft darstellen. Außerdem sollen die entstehenden Optimierungspotentiale abgeschätzt werden.

Unter der Koordination der DECHEMA und Leitung von Dr. Thomas Track arbeiten acht Partner an dem Projekt: DECHEMA e.V., VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH, Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG, Fraunhofer Institut für Offene Kommunikationssysteme, Institut für Automation und Kommunikation e.V., Evonik Technology & Infrastructure GmbH, Technische Universität Berlin und die EnviroChemie GmbH. Die DECHEMA ist darüber hinaus für die Bewertung der Effizienzpotentiale aus den Demonstrationsergebnissen, die Erarbeitung einer Roadmap zur Weiterentwicklung des Themas für die Anwendung sowie den Dialog mit der Fachöffentlichkeit verantwortlich.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Verbundprojekt „DynaWater4.0 – Dynamische Wertschöpfungsnetzwerke durch digitale Kollaboration zwischen industriellem Wassermanagement und Produktion“ als Teil der Fördermaßnahme „Industrie 4.0-Kollaborationen in dynamischen Wertschöpfungsnetzwerken (InKoWe)“ im Cluster Wasser.

Read Full Post »

Older Posts »