3-2012 Schweizer Fachzeitschrift für Chemie-, Pharma- und Biotechnologie Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes SCV Offizielles Organ des Fachverbandes Laborberufe FLB www.chemieplus.ch www.marktspiegel.ch 4 Thema des Monats: Spezialchemie bricht zu neuen Ufern auf 36 Brennstoffzellen: Energie aus Blut und Abwässern 48 Biomaterialien: Interdisziplinäre Forschung in Basel Stabilitätsprüfungen Your Approach to Quality.
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3-2012
Schweizer Fachzeitschrift für Chemie-, Pharma- und BiotechnologieOffizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes SCVOffizielles Organ des Fachverbandes Laborberufe FLB
www.chemieplus.chwww.marktspiegel.ch
4 Thema des Monats: Spezialchemie bricht zu neuen Ufern auf
36 Brennstoffzellen: Energie aus Blut und Abwässern
48 Biomaterialien: Interdisziplinäre Forschung in Basel
ei es nun dem (nicht immerleicht durchschaubaren) Kalkülder Messeveranstalter oder den
unverrückbaren Gesetzen der Periodizitätzu verdanken – der vorolympische Früh-ling 2012 lädt Aussteller und Messegängerzu einem Marathon von wahrlich olympi-schem Ausmass ein. Mit der Analytica,der Labotec Suisse und der Achema ste-hen innerhalb von zwei Monaten gleichdrei (unterschiedlich dimensionierte)Fachausstellungen mit speziellem Bran-chenfokus Chemie und Life Sciences aufder Agenda. In die gleiche Zeitperiode fal-len zudem die für viele Verfahrenstechni-ker ebenfalls interessanten Events Hanno-ver Messe und Schüttgut Schweiz sowiedie Feinchemie-Messe Chemspec. Werüberall dabei seinwill, benötigt nebeneinem strapazierfä-higen Budget undpefekter Planungauch ein Schuhwerk, das punkto Belast-barkeit den Hightech-Laufschuhen einesViktor Röthlin in nichts nachstehen darf.Bleibt zu hoffen, dass der vorprogram-mierte Messestress nicht den Blick für das«Wesentliche» trübt: An sämtlichen Etap-pen dieser Tour d’Europe von Münchenbis Barcelona werden innovative Unter-nehmen Vorschläge zur Lösung von im-mer komplexer werdenden Problemenunterbreiten. Den Besucher erwarten«spannende Geschichten». Beispiel Phar-ma-Analytik: Der Gesetzgeber verlangtvon Arzneimittelherstellern zunehmendMessungen im unteren ppm-Bereich (Arti-kel Seite 25). Kleinste Spuren zum Bei-spiel von Schwermetallen müssen nach-gewiesen und die Messungen dokumen-tiert werden. Nicht zuletzt wegen der zu-nehmenden Marktpräsenz von Generikaund Biosimilars gewinnen zudem Bio-äquivalenz-Prüfungen an Bedeutung.Grund: Bereits geringe Abweichungen et-wa in der Kristallform von Tabletten kön-
S
nen die Bioverfügbarkeit und damit dieWirksamkeit von Arzneimitteln verän-dern. Entsprechend steigen im Pharmala-bor die Ansprüche an instrumentelle Ana-lytik und Datenmanagementsysteme. Diestrifft zum Beispiel auch für die gesetzlich
nommen werden (Seite 21).Ðie erwähnten und weitere Artikel in die-ser Ausgabe zeigen vor allem eines: Fort-schritte in der Analytik lassen sich immerweniger an der formalen Verbesserungvon Geräteeigenschaften bemessen. Ent-scheidend ist vielmehr der Beitrag, denein Analytikentwickler in (interdisziplinä-rer) Kooperation mit anderen Beteiligtenzur Lösung von spezifischen Aufgabenleisten kann.Einen durchaus vergleichbaren Prozessdurchläuft derzeit die Spezialchemie (Sei-te 4): Die einstigen Moleküldesigner wer-den zu vielseitig kompetenten und strin-gent kundenorientierten Problemlösern.Auch dies eine höchst spannende Ge-schichte.
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2 CHEMIE PLUS 3-2012 i n h a l t
4 THEMA DES MONATSSpezialchemie «kultiviert»WachstumsfelderDie in den Krisenjahren schwer gebeutelte Spezialchemiefindet zu neuen Ufern. Marktforschern zufolge wachsen dieSpezialitäten in den kommenden Jahren stärker als der Ge-samtchemiemarkt. Demnach legt der Weltmarkt für Spe-zialchemikalien von 476 Milliarden US-Dollar im Jahr 2010auf 610 Milliarden US-Dollar im Jahr 2016 zu, das ent-spricht jährlichen Wachstumsraten von 4,1 Prozent. Beson-ders wachstumsstark sind unter anderem die SegmentePestizide, Hochleistungskeramik sowie Bau- und Ölfeldche-mikalien. Forschung & Entwicklung zielt nicht mehr primärauf die Kreation neuer Moleküle, sondern auf die Entwick-lung von Lösungen in Zusammenhang mit gesellschaftli-chen Zukunftstrends ab. Dementsprechend haben die Un-ternehmen ihre Strategien umgeschrieben. Das Rezept:mehr Innovationen, Zusammenschlüsse, Kundenfokus undExpansion in Richtung Asien.
1 Editorial
2 Titelseite
60 Impressum
THEMEN DES MONATS4 Spezialchemie: Rezepte
für Wachstumsmärkte
MÄRKTE & AKTEURE9 Nachrichten
15 Glosse
BIOTECHNOLOGIE16 «Cleantech by Biotech» –
Schweiz aussichtsreich am Start
ANALYTIK18 «Gesetzesbrecher» der Mikros-
kopie machen DNA-Strängesichtbar
21 Stabilität pharmazeutischerProdukte im Fokus
24 Analytica 2012 entführt Besu-cher in die Welt des Labors
Hersteller von pharmazeutischenProdukten müssen verbindlicheAngaben über deren chemischeund physikalische Qualität machen.Die dafür nötigen Informationenwerden in Stabilitätsprüfungen er-mittelt. Die UFAG Laboratorien AGist einer der führenden unabhängi-gen Anbieter von Stabilitätsprüfun-gen für pharmazeutische Produktein der Schweiz. Für ihre Kundenaus der nationalen und internatio-nalen Pharmabranche schnürt dasUnternehmen flexible Servicepake-te. In ihrem neuen Stabilitätscenterführt UFAG derzeit über 600 Stu-dien für mehr als 30 Kunden durch.
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4 Thema des Monats: Spezialchemie bricht zu neuen Ufern auf
36 Brennstoffzellen: Energie aus Blut und Abwässern
48 Biomaterialien: Interdisziplinäre Forschung in Basel
StabilitätsprüfungenYour Approach to Quality.
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25 ANALYTIKSpurensuche inArzneimittelnPharmalabors richten ihr Augenmerkzunehmend auf die Spurenanalytik.Der Gesetzgeber fordert die Arznei-mittelhersteller verstärkt zu Messun-gen im unteren ppm-Bereich auf. Zumessende Stoffe sind u. a. Weich-macher oder Rest-Monomere, dieaus den Kunststoffverpackungen indie Arzneimittel übergehen können,sowie Schwermetalle. Das rapideWachstum der Generika-Produktiongilt als ein Grund dafür, dass auchdie Anzahl von Bioäquivalenz-Stu-dien zunimmt. Hier gilt es uner-wünschten Polymorphen auf dieSpur zu kommen.
54 FORSCHUNGBiomaterialsScience CenterDas 2007 eingerichtete «BiomaterialsScience Center» (BMC) in Basel istAnlaufstelle und Kooperationspartnerfür Mediziner mit ingenieurtechni-schen Aufgabenstellungen. Die hierdurchgeführten Projekte decken einbreites Spektrum ab. Der BMC-Lehr-stuhl «Materialwissenschaft in derMedizin» beschäftigt sich neben vie-len anderen Themen u. a. mit künstli-chen Harnröhren-Schliesssystemengegen Inkontinenz und mit Nanocon-tainern, die Wirkstoffe, etwa das beieinem Herzinfarkt systemisch verab-reichte Nitroglycerin, scherkraftbe-dingt nur in verengten Koronargefäs-sen freigeben.
25 Explosionsartig wachsendesInteresse an Stör-Substanzen
28 Leistungsfähige Analytik schütztdie Gesundheit
MESS-, STEUER-,REGELTECHNIK32 Kosten minimieren in der
Abwasserreinigung
34 Effiziente Automatisierung desSchlammabzugs
ENERGIETECHNIK36 Brennstoffzellen ernten Energie
in Blut und Abwässern
PHARMA39 Unheilvolle Geschehnisse
im Körperinneren
PRODUKTE43 Kompaktinfos zu Innovationen
SCV, FLB46 Berichte aus den Verbänden
FORSCHUNGSWELTEN54 Wenn der Physiker mit dem
Mediziner . . .
57 Polymere: Schweizer Forscherleisten Pionierarbeit
58 Nachrichten
FILTRAT60 Machen «Unkaputtbare» die
Umwelt kaputt
62 Pharma Forum 2012
63 Kalender
BEZUGSQUELLEN64 Wer liefert was?
SCHLUSSPUNKT72 Cartoon, Firmenregister
Ihre Stabilitätsstudie führen wir von A bis Z durch.Wir lagern die Proben nach dem gemeinsamerstellten Protokoll in qualifizierten Klimakammerngemäss ICH-Richtlinien. Zu den vorgeschriebenenZeitpunkten entnehmen wir die entsprechendenMuster und analysieren die stabilitätsrelevantenParameter. Ihre Analysenresultate erhalten Sie ineinem detaillierten Prüfbericht und in einer tabella-rischen Übersicht. Auf Wunsch erstellen wir denStabilitätsbericht nach Abschluss der Studie. Damiterfüllen Sie eine wichtige Voraussetzung für dieerfolgreiche Registrierung und Zulassung IhrerProdukte.
ersteller von Spezialchemikalien ste-hen vor einer Periode wachsender
Prosperität mit Schwerpunkt Asien. In denkommenden 20 Jahren wird sich der Marktfür Chemieerzeugnisse von den aktuellen2 Billionen Euro auf knapp 5 Billionen Euromehr als verdoppeln. Während NAFTA-Länder und Westeuropa mit einem jährli-chen Wachstum von nur noch 2 Prozentrechnen können, dürften China und Indienüberproportional zulegen. Zurzeit werden43 Prozent des weltweiten Marktvolumensder Chemie in Asien erwirtschaftet. «Vor al-lem Kunststofferzeugnisse und Spezialitätenbieten hervorragende Wachstumschancenauf dem asiatischen Markt», erklärt Alexan-der Keller, Partner der StrategieberatungRoland Berger. Eine Studie des Unterneh-mens kommt zu dem Ergebnis, dass in dennächsten Jahren ein Marktvolumen vonmindestens 1,1 Billionen Euro auf dem Spielsteht, das unter den Wettbewerbern aufge-teilt werden soll.Auf die Spezialchemie ausgerichtete Unter-nehmen müssen sich laut Keller freilich ge-gen Mitbewerber mit grossen Markenna-men, umfassendem Kundenportfolio oderinnovativen Produkttechnologien behaup-
Hten. «In diesem spezialisierten Marktseg-ment findet der Wettbewerb – bedingtdurch die starke Kundenorientierung – vorallem auf lokaler Ebene statt.» Zunehmendbeteiligten sich asiatische Investoren immeröfter an Firmenübernahmen in den west-lichen Ländern, um sich einen leichten Zu-gang sowohl zu ihren Technologien alsauch zu ihren Kunden zu sichern.Für die künftige Entwicklung skizziert Ro-land Berger drei Szenarien: Im Falle einesweltweit boomendes Marktes wird die Che-mieindustrie bis 2030 einen Markt von fast6 Billionen Euro generieren. WesentlicherErfolgsfaktor ist hier die Innovationskraftder einzelnen Firmen. Sollten die reifenMärkte nur noch moderat wachsen, wäh-rend Schwellenländer stark anziehen, er-reicht das Marktvolumen der Chemieindust-rie im Jahr 2030 rund 5 Billionen Euro. DerFokus der Unternehmen liegt hier bei derInnovation in den reifen Märkten sowie beider Marktentwicklung und Effizienzsteige-rung in den Wachstumsregionen. Im Falleeiner regionalisierten Welt schliesslich ge-hen Roland-Berger-Experten von einer Stag-nation der reifen Märkte und von einemmoderaten Wachstum in den Schwellenlän-dern aus. Das würde zu limitierten Investi-
tionen in Forschung und Entwicklung, zueiner starken Fokussierung auf die Kostenund zu einer weiteren Regionalisierung derProduktion führen, heisst es in der Studie«A Different World – Chemicals 2030».
Globale Herausforderungen mitSpezialchemie meisternWie dem auch sei: Neue Wachstumsregio-nen, Elektromobilität, Leichtbau, Recycling,biobasierte Chemikalien und Kunststoffe –in den Lösungen für globale Herausforde-rungen steckt überall Spezialchemie. Umlangfristig im Wettbewerb bestehen zu kön-nen, setzen Spezialitätenhersteller auf Inno-vationen und richten ihre Forschung auf dieglobalen Megatrends aus.Mit den Letzteren beschäftigt sich auch derBundesverband der deutschen Industrie(BDI) in einer aktuellen Foresight-Studie.Darin werden, mit Unterstützung vonZ_punkt, einem Institut für strategische Zu-kunftsfragen, die Quellen der Wertschöp-fung in Deutschland im Jahr 2030 analy-siert. Die Ergebnisse dürften auf alle fortge-schrittenen Industrieländer übertragbarsein. Die wichtigsten Schlussfolgerungender Futurologen: Klassische Branchengren-zen verschwinden, es entstehen neue, über-
SPEZ IALCHEMIE
Rezepte für WachstumsmärkteDie in den Krisenjahren schwer gebeutelte Spezialchemie findet zu neuen Ufern. Die Unternehmen haben ihre Strategienumgeschrieben. Das Rezept: Mehr Innovationen, Zusammenschlüsse, Kundenfokus und Expansion in Richtung Asien.
A D A L B E R T B U D Z I N S K I
Wertschöpfung durch Spezialchemie: Lanxess produziert in Antwerpen Kallo-Glasfasern für den Hightech-Kunststoff Durethan. (Bild: Lanxess).
t h e m a d e s m o n a t s CHEMIE PLUS 3-2012 5
greifende Handlungsfelder und Kooperati-onsformen. Beim Thema Gesundheit z.B.geht es um den Einzelnen innerhalb grosserPatientengruppen, um seine genetische Aus-stattung, sein Verhalten und sein individuel-les Lebensumfeld (personalisierte Medizin).
Postfossile WertschöpfungDie Wertschöpfung im Jahr 2030 verlangenach einem systemischen und ganzheit-lichen Verständnis von Innovation, so dieStudie. Beispiel Mobilität: Nicht mehr dasAuto als Symbol des Individualverkehrssteht im Mittelpunkt, sondern die Bereitstel-lung intelligenter und verkehrsträgerüber-greifender Mobilität. Entscheidend ist, Quali-tätsziele zu definieren: Welche Mobilität zuwelchem Preis und zu welchen Konditionen.Neue Akteure betreten den Markt: Produzen-ten von «postfossilen» Antriebssystemenoder Batterien, Energie- und IT-Anbieter.Städte und Regionen übernehmen mehr Ver-antwortung und definieren den öffentlichenVerkehr als integralen Bestandteil internatio-naler Mobilität neu. Vernetzte Informations-dienste machen nahtlose Mobilität über alleVerkehrsträger hinweg erst möglich.
Die allgegenwärtige Informatisierung werdesich tendenziell in sämtlichen Branchen undLebensbereichen durchsetzen, lautet diePrognose. Es entsteht ein «Internet der Din-ge», in dem nicht nur Menschen, sondernauch Objekte selbstständig Informationenaustauschen. Die Perspektive ist eine auto-nome und globale Steuerung dezentralerProduktionsprozesse in Echtzeit. Physischeund digitale Welt werden verlinkt. Wissens-basierte Systeme helfen, Komplexität zu be-herrschen. Die Verschmelzung der Systemebirgt gewaltige Potenziale – aber auch Risi-ken. IT-Sicherheit wird in der Zukunft einegrosse Rolle spielen.Die Wertschöpfung der kommenden zweiJahrzehnte wird von nachhaltigen Lösungengeprägt. In rohstoffarmen Industrienatio-nen bleibt die Versorgungssicherheit Themaim Fokus. Ob Energiewende, Steigerung derRessourceneffizienz oder Kreislaufwirt-schaft, eine zukunftsfähige Innovationsstra-tegie wird vielseitige und unkonventionelleAnsätze berücksichtigen.Für die künftige Geschäftslogik müssen Sta-keholder- und Kundenbeziehungen aller-dings neu ausgerichtet werden. Bereits heu-
te haben Kunden-Communities im Interneterheblichen Einfluss. Ihre Stärke liegt in derOffenheit der Kommunikation. Die Positio-nen im Markt – von Produzenten, Zuliefe-rern, Kunden und NGOs – sind bereits inBewegung.Dieser Dynamik könnten Unternehmen zumOpfer fallen, warnen die BDI-Experten, siekönnten sie aber auch zu ihrem Vorteil nut-zen. Erfolgreich sei, wer die Fähigkeit be-sitzt, neue Allianzen zu schmieden. Aller-dings: Prozesse zu steuern wird infolgewachsender Komplexität immer schwieri-ger. Auch deshalb ist eine emotionale Kun-den- und Markenbindung so wichtig. Zu-kunftsorientierte Produkte und Dienstleis-tungen, z.B. für die alternde Gesellschaft,erfordern eine Kommunikation, die nichtnur über Branchengrenzen hinausgreift,sondern den Kunden als Innovationsmotoreinbezieht.In diese Paradigmenwechsel passt der im-mer stärkere Fokus der Chemieindustrie aufSpezialchemikalien. Spezialchemikalien er-höhen die Produktleistungen in verschie-denen Industriezweigen wie Elektronik-,Kunststoff- oder Automobilindustrie. Zuerst
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wurden sie in den Textilindustrien einge-setzt, um die Weichheit- und Robustheit zusteigern. Zu der Klasse der funktionellenChemikalien gehören wiederum Klebstoffe,Dichtungsmittel, Katalysatoren, Korrosions-inhibitoren, Antioxidantien. Flammschutz-mittel oder Trennmembranen, synthetischeFarbstoffe, Spezialpigmente oder wasserlös-liche Polymere. Die Definition der Spezial-chemie ist verschwommen, die Abgrenzungzwischen den zahlreichen Zubereitungenvon Industriechemikalien einerseits und denFeinchemikalien, beispielsweise Pharma-wirkstoffen, andererseits, ist schwierig.Marktakteure der Chemiebranche, die ge-fühlt im Commodity-Bereich tätig sind, mu-tieren zu Spezialisten. Beispiele sind BASF,Dow Chemical, DuPont oder AkzoNobel.Andere, mit nennenswerten Commodity-Aktivitäten wie Evonik, Bayer oder Ash-land-Hercules, gelten als Spezialisten.
Markt wächst überdurchschnittlichDen Weltmarkt für Spezialchemikalienschätzen Marktforscher von M&M auf 610Milliarden US-Dollar im Jahr 2016, nach 476Milliarden 2010. Das Jahreswachstum indieser Periode wird damit auf 4,1 Prozentpro Jahr veranschlagt. Der grösste Anteil,nämlich 10,7 Prozent des Marktes, entfälltlaut M&M auf Pestizide. Sie dürften bis2016 7,6 Prozent pro Jahr zulegen. Beson-ders wachstumsstark mit einem Plus vonüber 5 Prozent pro Jahr sind Hochleistungs-keramik, Bau-, Ölfeld- und Textilchemika-lien. Gemäss anderen Prognosen hatte Asi-en bereits 2010 einen Anteil von 40 Prozentam globalen Marktvolumen der Spezialche-mie von rund 500 Milliarden Dollar, unddieser soll rasch in Richtung 45 Prozent stei-gen. Während dem gesamten Spezialche-miemarkt bis 2015 jährliche Wachstumsra-ten von rund 3,5 Prozent zugetraut werden,
sollen sie in Asien rund 5 Prozent und inChina sogar gut 8 Prozent pro Jahr errei-chen.In 2010 hatten die fünf grössten Marktseg-mente – Pestizide, Spezialpolymere, Reini-gungsmittel, Elektronik- und Bauchemika-lien – einen Marktanteil von etwa 38 Pro-zent; auf die zehn grössten Segmente entfal-len 62 Prozent der weltweiten Spezialche-mie-Verkäufe. Jeder dieser Geschäftsberei-che unterteilt sich in weitere Unterbereichemit individualisierten Produkten und unter-schiedlichen Markt- und Wettbewerbsprofi-len. Die Produkte – einzelne Chemikalienoder Zubereitungen – werden aufgrund ih-rer Leistung oder Funktion und nicht auf-grund ihrer Zusammensetzung verkauft. Al-len ist eins gemeinsam: Produkte undDienstleistungen erfordern weit reichendeKenntnisse um die Chemie und Anwendung– und eine beständige Innovation.Die Verschiebung zu wertschöpfungsstar-ken Strukturen lässt sich am Beispiel derBASF verdeutlichen. Der Konzern rechnetdamit, dass die weltweite Chemieproduk-tion bis 2020 um durchschnittlich 4 Prozentpro Jahr wächst und damit schneller als dasglobale Bruttoinlandsprodukt (BIP) mitdurchschnittlich 3 Prozent, und dass er wei-terhin 2 Prozentpunkte über der globalenChemieproduktion wachsen und die Umsät-ze um durchschnittlich 6 Prozent pro Jahrbis 2020 ausweiten kann.Im Ludwigshafener Portfolio finden sichProdukte und Lösungen für fast alle Indust-rien – von Öl und Gas über das klassischeChemikaliengeschäft und massgeschneider-te Produkte bis zu funktionalen Materialienund Systemlösungen. «Mit der Bandbreiteunserer Fertigkeiten und Kompetenzen he-ben wir uns von unseren Wettbewerbernab: Dazu zählen unsere Innovationsstärke,unsere breite Technologiebasis, unsere ope-
rative Exzellenz und unser globaler Zugangzu relevanten Kundenbranchen», frohlockteVorstandschef Dr. Kurt Bock Ende 2011 beider Vorstellung der Strategie für die kom-menden Jahre.
Systemlösungen statt neuer MoleküleInnovationen der chemischen Industriegründen mittlerweile weniger auf der Ent-wicklung weiterer Moleküle. Neue Materia-lien und Systemlösungen entstehen viel-mehr aus der Kombination von Know-howaus unterschiedlichen Disziplinen. «Voraus-setzung für Innovationen dieser Art sind einumfassendes Portfolio, interdisziplinäre Zu-sammenarbeit und ein tiefes Verständnis fürdie Wertschöpfungsketten unserer Kunden.Unser Portfolio werden wir daher weiter inRichtung kundennaher Geschäftsfelder aus-bauen», erläutert Dr. Martin Brudermüller,BASF-Vize, zuständig für Performance-Poly-mere und die Region Asien-Pazifik. 30 Mil-liarden Euro des Umsatzes und 7 MilliardenEuro des Betriebsgewinns EBITDA sollen2020 aus Innovationen stammen, die weni-ger als zehn Jahre auf dem Markt sind.Interessante Einblicke in die Strategie derBASF-Spezialchemie lieferte kürzlich MichaelHeinz, der im BASF-Vorstand den 16 Mil-liarden Euro schweren Bereich Perfor-mance-Produkte verantwortet. Gegenüberder Wirtschaftszeitung «Handelsblatt» sagteHeinz, das zentrale strategische Ziel sei, denUmsatzanteil von massgeschneiderten Pro-dukten und Systemlösungen von heute 60auf künftig 70 Prozent zu erhöhen. Die Ge-winnmarge in der Spezialchemie soll auf20 Prozent steigen.Auf diesem Gebiet sehe man «enormeChancen», sich im Wettbewerb zu differen-zieren, das Geschäft auszubauen und es da-bei zugleich stabiler zu machen. «Wir wer-den in Zukunft noch stärker auf die Kombi-
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nation von Materialien setzen. Das heisst,wir wollen Chemie verkaufen anstatt Che-mikalien». Heinz nannte beispielhaft dieWasseraufbereitung, für die man bisher Ein-zelsubstanzen produziere. Nach der Über-nahme der Filtrationsfirma Inge Watertech-nologies kombiniere man die Substanzenmit anderen Materialien – z.B. Membranen,um damit effizientere Filtrationssysteme zuentwickeln. Es gehe dabei um eine Verbin-dung von Chemie, Biologie und Physik. Al-leine in diesem Geschäft sieht Heinz künftigmehr als 800 Millionen Euro Umsatzpoten-zial.Die Suche nach neuen Molekülen spieleheute eine geringere Rolle als in der Vergan-genheit, bestätigt Heinz. In der Kosmetikin-dustrie z.B. werden heute etwa 12000 un-terschiedliche Chemieprodukte eingesetzt.Dass man auf diesem Gebiet noch einebahnbrechende Substanz findet, ist relativunwahrscheinlich. Dagegen ist die sinnvolleKombination dieser 12000 Substanzen nochlängst nicht ausgereizt.Die BASF hat in der Vergangenheit mit Ak-quisitionen der Ciba Spezialitätenchemieund der in der Naturstoffchemie tätigenCognis das Spezialchemiegeschäft massivausgedehnt. Der neueste Coup: Die BASFerwarb von dem deutschen Chemie- undPharmaunternehmen Merck das Geschäftmit Elektrolyten für Hochleistungsbatterien.Es geht dabei um Formulierungen, die dieLeistungsfähigkeit von Batterien verbessern.Hinzu kommen verschiedene Additive fürElektrolyte zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien. Enthalten ist auch das ent-sprechende Merck-Forschungsportfolio.Das globale Elektrolyte-Team der BASF ent-wickelt bereits spezifische Elektrolyte aufBasis organischer Carbonate für Batterieher-steller. Die BASF will einen dreistelligenMillionen-Euro-Betrag in Forschung, Ent-
wicklung und Produktionsaufbau von Batte-riematerialien investieren. Neben Materia-lien für Lithium-Ionen-Batterien forscht dieBASF an zukünftigen Batteriekonzepten wieLithium-Schwefel oder Lithium-Luft.
Die Musik spielt in AsienNach dem schweren Einbruch in den Jah-ren 2008–2009 aufgrund der Wirtschaftskri-se in den Abnehmerindustrien, von derauch die ansonsten konjunkturresistenteSpezialchemie nicht verschont blieb, boomtinzwischen die Nachfrage der Automobil-,Elektronik- und Bauindustrie. Die steigendenRohstoffpreise werden aufgefangen durchUmstrukturierungen und Kostenschnitte. DieMusik spielt dabei immer lauter in Asien.Zwar entfallen nach Angaben der Beratungs-gesellschaft SRI Consulting immer noch27 Prozent des Spezialchemieumsatzes aufNordamerika und 22 Prozent auf Westeuro-pa, doch werden in Asien (ohne Japan) be-reits über 30 Prozent erwirtschaftet. Die Che-mieunternehmen tragen dieser EntwicklungRechnung, indem sie die Steuerung der rele-vanten Sparten wie Leder- oder Textilchemiezu den Kunden nach Asien verlagern, dortProduktionen und ein Netz von Anwen-dungslabors aufziehen.Seine Präsenz in Asien stärkt z.B. auch derklassische Spezialitätenchemiehersteller Cla-riant. Die Schweizer haben in Singapur eineZentrale für die Region Südostasien undPazifik sowie die Zentrale ihrer globalenGeschäftseinheitTextilchemikalieneröfnet–,über 60 Prozent der globalen Textilpro-dukt-ion ist in der Region Asien/Pazifik an-gesiedelt, Clariant erwirtschaftet 43 Prozentseines Umsatzes mit Textilchemikalien ausAsien. Ausserdem hat Clariant ein Ethoxy-lierungswerk für Tenside und ein neues An-wendungslabor in chinesischem Guangdongeingeweiht. «Die Expansion in der schnell
wachsenden asiatischen Region stellt einenwichtigen Pfeiler unserer auf profitablesWachstum ausgerichteten Strategie dar. Siedokumentiert zudem das grosse Engage-ment für unsere Kunden und Märkte», soCEO Hariolf Kottmann. Die neue Regional-zentrale ist die erste, die Clariant gemein-sam mit der 2011 erworbenen Süd-Chemienutzt. In den letzten fünf Jahren kletterteder Umsatz in der Region von 17 Prozentauf über 22 Prozent. Gleichzeitig belief sichdas Investitionsvolumen alleine in Chinaauf über 200 Millionen Schweizer Franken.Die Integration der Süd-Chemie soll dasWachstum von Clariant ankurbeln. 2010hatten die Münchner mit 385 MillionenEuro 31,5 Prozent des Umsatzes in Asienund dem Nahen Osten. Ein Drittel der Be-legschaft arbeitet in dieser Region. Kott-mann: «2011 haben wir begonnen, Clariantauf einer starken technologischen Basis undeiner soliden finanziellen Position zu einemhoch rentablen Unternehmen der Spezialitä-tenchemie zu entwickeln. Die Akquisitionvon Süd-Chemie war ein Meilenstein in die-sem Prozess. Darüber hinaus hat Clariantweiter in Wachstumsbereiche investiert unddie entwickelten Geschäfte bei der Verbes-serung ihrer Profitabilität unterstützt.»Der Konzern stellte kürzlich eine Entwick-lungs-Pipeline vor, die zeigt, dass nebenden andauernden Restrukturierungen nunendlich die Innovation nicht zu kurz kom-men soll. Die Novitäten betreffen industriel-le Biotechnologie, halogenfreien Flamm-schutz und neue Materialien für Batterienund Katalysatoren, grösstenteils aus demPortfolio der Süd-Chemie. Sie sollen das ab-gespeckte Forschungsbudget von mageren1,9 Prozent des Umsatzes aufpäppeln.
Den 2.Teil des Trendberichts Spezialchemielesen Sie in der nächsten Ausgabe.
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m ä r k t e u n d a k t e u r e CHEMIE PLUS 3-2012 9
Die BASF hat kürzlich eine neue World-Scale Produktionsanlage für Natri-ummethylat in Guaratinguetá, Brasilien, dem grössten BASF-Standort inSüdamerika, offiziell in Betrieb genommen. Die Anlage hat eine Jahreska-pazität von 60000 Tonnen und wird den regionalen Markt beliefern. Es istdie erste Anlage der BASF für die Herstellung von Natriumme-thylat inSüdamerika und neben einer weiteren Anlage in Ludwigshafen die weltweitzweite. Natriummethylat dient als Katalysator für die Produktion von Bio-diesel. «Mit der Investition in die neue Produktionsanlage wollen wir unsereWettbewerbsfähigkeit im schnell wachsenden Markt für Biodiesel weiterstärken», sagte Stefano Pigozzi, Leiter des Unternehmensbereichs Anor-ganika der BASF. www.basf.com
Biodiesel: BASF eröffnetNatriummethylat-Anlage in Brasilien
Lanxess übernimmt für 10 Mio. US-Dollar eine Minderheitsbeteiligung amUS-Unternehmen Bio Amber Inc. mit Sitz in Minneapolis. Damit verstärkeLanxess sein Engagement beim Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen,teilte der Leverkusener Spezialchemiekonzern mit. Bio Amber ist ein welt-weit führenden Hersteller von Bernsteinsäure, die aus nachwachsendenRohstoffen wie Mais hergestellt wird. Gemeinsam haben Lanxess und BioAmber Weichmacher entwickelt, die eine Alternative zu phthalathaltigenRezepturen darstellen. Die Markteinführung ist für dieses Jahr geplant. Da-rüber hinaus verhandeln die beiden Unternehmen darüber, ihre Partner-schaft auf weitere Produktbereiche auszuweiten. Bio Amber wurde im Ok-tober 2008 gegründet und beschäftigt 40 Mitarbeiter. Das Unternehmenproduziert Bernsteinsäure via Fermentation aus nachwachsenden Rohstof-fen in seinem Werk im französischen Pomacle. Die Anlage läuft mit einerJahreskapazität von 3000 Tonnen. 2013 will BioAmber eine neue Grossan-lage mit einer zusätzlichen Jahreskapazität von 17000 Tonnen am Lan-xess-Standort Sarnia, Ontario, Kanada, in Betrieb zu nehmen. Der welt-weite Markt für phthalatfreie Weichmacher wird derzeit auf 1,3 MilliardenEuro geschätzt und wächst jährlich um rund sieben Prozent. Bernsteinsäu-re gilt als Plattformchemikalie für die C4-Chemie. Aus ihr können z.B. Poly-ester hergestellt werden. Wenn es gelingt, Bernsteinsäure im grossenMassstab kostengünstig durch Fermentation herzustellen, dürfte ihr Ein-satz weltweit zunehmen. Die chemische Synthese von Bernsteinsäure istdagegen aufwändig und teuer. www.lanxess.com
Bernsteinsäure:Lanxess steigt bei Bio Amber einPfizer kann sich weitere
sechs Monate überhohe Umsätze mit derPotenzpille Viagra freuen.Der Patentschutz für denWirkstoff Sildenafil ist inden USA um ein halbesJahr verlängert worden.Dem Pharmakonzern kamein Gesetz zugute, wo-nach Forschungsbemü-hungen um Arzneimittelfür Kinder «belohnt» wer-den. Die US-Gesund-heitsbehörde verlängertden Patentschutz für alleArzneien, die die unter-suchten Inhaltsstoffe ent-halten. Der in Viagra ent-haltene Wirkstoff Sildenafil
ist auch im Medikament Revatio zur Behandlung von Bluthochdruck inLungenarterien enthalten. Und mit eben diesem Mittel hat Pfizer Studienmit Kindern durchgeführt. Die Entscheidung über den Einsatz von Revatiobei Kindern will die US-Gesundheitsbehörde im Mai treffen. In den USAgelte das Patent für Viagra nun bis April 2020, sagte Pfizer-Sprecherin Vic-toria Davis. Mit der Potenzpille setzt der Konzern 2011 knapp 2 MilliardenUS-Dollar um, mit Revatio 535 Million Dollar. www.pfizer.com
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analytica 2012 I Neue Messe MünchenBesuchen Sie uns: 17.-20. April, Halle A1, Stand 211/310Der in den USA angesiedelte Geschäftsbereich Functional Materials des
Spezialchemie-Konzerns DSM will gemeinsam mit der brasilianischenEmpresa Brasileira de Biotechnologia (Ebrabiotech) neue biobasierten Ma-terialien entwickeln. Eine entsprechende Absichtserklärung wurde kürzlichunterzeichnet. Konkret geht es bei der Vereinbarung gemäss DSM um denStart einer neuen DSM-Produktreihe biobasierter Materialien für die Be-schichtung von Betonböden. Die Initiative konzentriere sich dabei auf dieEntwicklung von biobasierten, nicht für den Verzehr geeigneten Rizinusöl-produkten. Mit ihrer Produktreihe «UVolve» Instant Floor Coatings hat dieDSM Functional Materials 2009 ihre ersten umweltfreundlichen, UV-härten-den Beschichtungen für Betonböden auf den Markt gebracht. DSM hatsich selbst verpflichtet, bis 2015 über 80% seiner Innovationspipeline mit«ECO+»-Produkten zu füllen – Produkte, die, über ihren gesamten Lebens-zyklus betrachtet, deutliche ökologische Vorteile gegenüber konkurrieren-den konventionellen Lösungen bieten. www.dsm.com
DSM und Ebrabiotech entwicklenbiobasierte Betonbeschichtungen
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Der Chemie- und Pharmakonzern Bayer verstärkt sein Tiergesund-heitsgeschäft mit einem Zukauf in den USA. Die Tochter Bayer He-althcare übernimmt den entsprechenden Bereich der texanischenKMG Chemicals, wie die Bayer AG mitteilte. Ein Kaufpreis wurde nichtgenannt. Der KMG-Tiergesundheitssparte verfügt den Angaben zufol-ge über eines der umfassendsten Insektizid-Portfolios weltweit undsetzte 2011 insgesamt 11,4 Mio. US-Dollar um. Zum Portfolio gehörez.B. das in den USA als Ohrmarke bei Rindern zum Einsatz kommen-de Insektizid Patriot sowie weitere Insektizide für Rinder, Schweine,Geflügel und andere Tierarten. Die Insektizide Rabon und Permectrinwehren Schädlinge ab, die Krankheiten übertragen können, und un-terstützen so die Gesundheit von Viehbeständen. www.bayer.com
Bayer stärkt BereichTiergesundheit
Die BASF wird spätestens bis Ende 2014 aus der Produktion von Bleichro-matpigmenten aussteigen und sich weltweit auf die Produktion und Vermark-tung von Alternativprodukten konzentrieren. Für die u.a. aufgrund ihrer Wet-terechtheit und Farbstärke geschätzten Bleichromatpigmente wurde kürzlichdas Zulassungsverfahren eröffnet, das die europäische Chemikalienverord-nung REACh für besonders bedenkliche Stoffe vorsieht. Damit dürfen gemässBASF Bleichromatpigmente ohne behördliche Genehmigung ab Mai 2015nicht mehr in Verkehr gebracht werden. «Wir verfügen über ein breites Portfo-lio von organischen und anorganischen Pigmenten, die exzellente Alternativenzu Bleichromatpigmenten sind», sagt Stefan Sütterlin, Leiter des Businessma-nagements Pigmente der BASF in Europa. Da es allerdings keinen hundert-prozentigen Ersatz zu bleihaltigen Pigmenten gäbe, scheuten bisher Kundenvor allem aus der Lackindustrie eine Umstellung. BASF will Kunden, falls ge-wünscht, bei der Umstellung begleiten, hiess es weiter. Die Kunden sollen so-wohl bei der Vereinbarung von Ausstiegsmengen als auch bei der technischenUmstellung unterstützt werden. BASF ist einer der grössten Pigmentprodu-zenten weltweit. www.basf.com
Bleichromatpigmente im Visier vonREACh – BASF steigt aus
Der globale Markt für Tenside wird 2018 einen Umsatz von mehr als 41 Mrd.US-Dollar erreichen, was durchschnittlichen Wachstumsraten von 4,5% proJahr entspricht. Dies erwarten die Marktforscher von Ceresana Research.Wichtigster Absatzmarkt für Tenside ist demnach der Asien-Pazifik mit einemAnteil von rund 37% am weltweiten Verbrauch, gefolgt von Nordamerika undWesteuropa. Die Marktforscher prognostizieren, dass in Zukunft die Länder inAsien-Pazifik weitere Marktanteile des globalen Tensid-Markts hinzugewinnenkönnen – vorwiegend zulasten Westeuropas und Nordamerikas. Einensprunghaften Anstieg wird zudem Südamerika, vorwiegend durch massiveSteigerungen bei Produktion und Verbrauch in Brasilien, erreichen. Im Jahr2010 wurden weltweit ca. 6,5 Mio. Tonnen anionische Tenside nachgefragt.Zusammen mit den nichtionischen Tensiden machen diese beiden Gruppengemäss Ceresana ca. 85% der weltweiten Tensid-Nachfrage aus. Der stärks-te Zuwachs in der Periode 2010 bis 2018 wird bei den nichtionischen Tensi-den erwartet. Trotz dieses weltweiten Trends hin zu nichtionischen Tensidenbleiben anionische Tenside vor allem in Afrika, dem Mittleren Osten und denLändern Asiens, mit Ausnahme von Japan und Südkorea, die wichtigste Pro-duktgruppen.
Beim Pharmakonzern Sanofi wird die Luft in Deutschland dünner. Eswird kräftig gespart und umgebaut – und ein Ende ist nicht in Sicht. Indiesem Jahr sollen am deutschen Traditionsstandort erneut 330 Arbeits-plätze in Forschung und Entwicklung abgebaut werden, bestätigte derVorsitzende der Geschäftsführung von Sanofi Deutschland, Martin Sie-wert, im Gespräch mit Dow Jones Newswires. Forschen will Sanofikünftig verstärkt mit externen Partnern aus Universitäten und anderenForschungseinrichtungen sowie Biotech-Unternehmen. «Wir müssenuns in der Forschung öffnen, weil nicht alle innovativen und kreativenKöpfe in den vier Wänden von Sanofi sitzen», sagte Siewert. Nebendem Kostenaspekt soll das die Forschung schneller und effizienter ma-chen. Der Druck ist gestiegen, denn der französische Mutterkonzernkämpft derzeit mit Patentabläufen bei wichtigen Kassenschlagern. Mittelwie der Blutverdünner Plavix und das Bluthochdruckmittel Avapro wer-den 2012 in den USA patentfrei. In den vergangenen beiden Jahren wa-ren bei Sanofi Deutschland in der Forschung bereits 230 Stellen demRotstift zum Opfer gefallen. Aus den deutschen Forschungslaboren undProduktionsanlagen stammt derzeit noch das nach Umsatz wichtigsteKonzernprodukt, das Langzeitinsulin «Lantus». Mit dem Blockbuster er-löste Sanofi 2011 gut 3,9 Milliarden Euro. Das Mittel geniesst in denUSA und in den meisten europäischen Ländern noch Patentschutz bis2014/15. www.sanofi.com
Sanofi baut in Deutschland massivF&E-Stellen ab
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Die Zukunft hat ein Gesicht
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Dec Group, Anbieter von Pul-ver-Handling und Contain-ment Systemen für die Phar-ma- und Chemieindustrie, hatihr Vertriebsteam verstärkt:André Rinner (Bild) istneu Area Sales Manager für
den deutschsprachigen Raum Schweiz sowiedas Dreiländereck. Er hat sein Büro in AllschwilBL. Rinner verfügt laut Mitteilung über mehr als20 Jahre Erfahrung in den Bereichen Anlagen-planung, Projektleitung und Vertriebs-Enginee-ring Chemie & Pharma. «Die steigende Nach-frage sowie die beständige Weiterentwicklungunseres Portfolios erfordern eine konstanteAdaptation», sagt Yves Dietrich, Geschäfts-führer der Dec Group mit Sitz in Ecublens/Lau-sanne .
An der GV der Clariant AG vom 27. März 2012wird Dr. Jürg Witmer sein Mandat alsPräsident und Mitglied des Verwaltungsratsniederlegen. Seine Nachfolge tritt der heutigeVizepräsident Dr. Rudolf Wehrli an. Wit-mer wird sich künftig wieder verstärkt auf seineangestammten Verwaltungsratsmandate kon-zentrieren und zusätzliche neue Aufgaben imasiatischen Raum übernehmen.
Bayer CropScience führt das gesamte Spekt-rum seiner Forschungs- und Entwicklungsakti-vitäten in den drei Bereichen Pflanzenschutz,BioScience und EnvironmentalScience in einerweltweiten Organisation zusammen. Leiter derneuen Einheit wird Dr. C. David Nichol-son. Der gebürtige Brite arbeitet seit 1978 inder biopharmazeutischen Industrie im BereichForschung und Entwicklung und war zuletzt inleitenden F&E-Positionen bei Merck Inc., USA,tätig.
Die Healthcare Businesswo-men’s Association (HBA) hatCarolyn Buck Luce,Global Pharmaceutical Leaderbei Ernst & Young, den Titel«2012 Woman of the Year»verliehen. Carolyn Buck Luce
habe jahrzehntelange Erfahrung in den Berei-chen Healthcare und Life Sciences und habesich durch ihren langjährigen und unermüdli-chen Einsatz zur Förderung von Frauen in die-ser Branche einen Namen gemacht, hiess es inder Begründung für die Wahl. Buck Luce wirdden Titel «Woman of the Year» am 3. Mai 2012im Hilton in New York entgegennehmen.
persön l ich
Zitat des Monats«Es war von Erpressung
keine Spur und von Nötigungschon gar nicht.»
Novartis-Präsident Daniel Vasellazur Rücknahme des Schliessungsbeschlusses des Werks Nyon;az,24.2.2012
MÖLLER CHEMIEC H E M I C A L PA RT N E R S H I P S I N C E 1 9 2 0
H. Möller GmbH & Co. KG | Bürgerkamp 1 | 48565 SteinfurtT +49 25 51 93 40-0 | F +49 25 51 93 40 60 | www.moellerchemie.de | [email protected]
Harting Hongkong und die Produktionsstättevon Harting in Zhuhai sind gemeinsam mit derUmweltmedaille des «Hang Seng Pearl RiverDelta Environmental Award», einem von derHang Seng Bank organisierten Wettbewerb,ausgezeichnet worden. Mit dem Award wird daserfolgreiche Umweltengagement von Fertigungs-unternehmen in Hongkong und in der Pearl RiverDelta (PRD)-Region gewürdigt, wie die HartingTechnologiegruppe weiter mitteilte. Entscheiden-de Faktoren für die Auszeichnung sind das her-ausragende Engagement des Familienunterneh-mens und die langjährige Umsetzung von Um-weltschutzstrategien. Die umweltfreundlichenPraktiken beim Energiesparen und die Massnah-men gegen Gewässerverunreinigungen habendie Jury überzeugt. Umwelt- und Klimaschutz-massnahmen seien im Arbeitsalltag der HartingTechnologiegruppe seit Jahrzehnten eine Selbst-verständlichkeit, heisst es in dem Communiquéweiter. Bereits seit 1996 sind energieeffizienteund umweltfreundliche Verfahren schriftlich inder Firmenphilosophie von Harting verankert.www.harting.ch
Umweltmedaille fürHarting in Hongkong und Zhuhai
Angela Chau, Marcel de Bruijn und Eric Kwan zeigen stolz die verlie-hene Urkunde. (v. l. n. r.)
Lucie Sägesser (Bild) hat für ihre Bachelorarbeit über die Rettung von Ar-chivbeständen vor Tintenfrass den Max Lüthi Preis erhalten. Dieser wirdvon der Swiss Chemical Society (SCS) vergeben und ist mit 1000 Schwei-zer Franken dotiert. Die Preisübergabe findet im September 2012 in Zürichanlässlich des Fall Meetings der SCS statt. Die aus dem Kanton Schaff-hausen stammende Lucie Sägesser studierte Chemie an der ZHAW inWädenswil. Tintenfrass, der durch die Verwendung von Eisengallustintenauf historischen Dokumenten hervorgerufen wird, ist neben dem Papier-zerfall die Hauptursache für die Zerstörung von Archivbeständen. Ziel die-ser Bachelorarbeit war es, den Einfluss von Massenentsäuerungsverfahrenauf Tintenfrass zu untersuchen. Lucie Sägesser hat dazu mit den for-schenden Konservatoren-Restauratoren an der Hochschule der Künste
Bern und der Firma Nitrochemie in Wimmis kooperiert. Die Studentin hat mit der Synthese und Cha-rakterisierung von Modellsystemen dazu beigetragen, das komplexe System des Tintenfrasses undder Massenentsäuerung besser zu verstehen. Für die kommerzielle Nutzung des Entsäuerungsver-fahrens des Industriepartners Nitrochemie ist dieses Verständnis essenziell. Ein einziges Verfahrenzur Bekämpfung von zweierlei Zerstörungsmechanismen würde einen grossen Fortschritt für die ef-fektive Konservierung grosser Archivbestände bedeuten. www.zhaw.ch
Max Lüthi Preis an Wädenswiler Chemiestudentin
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Mehr als 10000 Einzelteile – alle auf den Tausendstelmillimeter exakt – sollen bei derZusammenarbeit zwischen dem Paul Scherrer Institut PSI und Oerlikon MechatronicsAG, Trübbach, gebaut werden und am Ende für perfekte Beschleunigung m SwissFEL,dem geplanten Röntgenlaser des PSI sorgen. Ab 2016 wird der SwissFEL extrem kurzePulse von Röntgenlicht in Laserqualität erzeugen und damit völlig neuartige Einblicke inVorgänge und Strukturen der Materie ermöglichen. Das Röntgenlicht wird von Elektro-nen ausgesandt, die zunächst auf extrem hohe Bewegungsenergien beschleunigt wer-den müssen. Für den dazu nötigen Linearbeschleuniger wird Oerlikon Mechatronics diesogenannten Kupfertassen herstellen (komplex geformte und hoch präzise Scheiben)und diese zu Hohlräumen (Kavitäten) zusammenfügen, in denen sich die nötigen be-schleunigenden Kräfte erzeugen lassen. Die PSI-Forscher nutzen für den Beschleunigereine Technologie, die ihn kompakter und energiesparender macht als vergleichbare An-lagen. Das bedinge aber, schreibt das PSI weiter, dass die Komponenten von vorneher-ein mit der nötigen Präzision hergestellt werden, da es keinen Raum für nachträglicheKorrekturen geben werde. Das Herstellungsverfahren wurde am PSI entwickelt und wirdnun bei Oerlikon Mechatronics in Trübbach für die Serienherstellung implementiert.www.psi.ch
SwissFEL: Kooperation für perfekteBeschleunigung
Küvetten für die UV/VIS undFluoreszenz-Spektroskopie
Sotax, international tätiger Schweizer Lösungsanbie-ter für die Pharmaindustrie, nimmt die Spektralphoto-meter der SPECORD PLUS-Serie von Analytik Jena insein Sortiment. Die Kooperation eröffne Analytik JenaAG weltweit neue Möglichkeiten bei der Erschliessungvon Marktpotenzialen in der pharmazeutischen Indus-trie, heisst es in einem Communiqué. Die Sotax AGfestige durch die Partnerschaft mit dem Jenaer High-tech-Unternehmen ihre weltweite Marktführerschaftals Anbieter von Dissolutionsystemen. Die UV/Vis-Spektralphotometer der SPECORD PLUS-Serie kön-nen den Angaben zufolge leicht an Sotax-Online-Dis-solution-Systeme gekoppelt werden. Dabei werdendie Photometer voll in die Systemsoftware integriert.Diese Kombination biete ein gut durchdachtes auto-matisches Dissolution-Testsystem für Online-UV/Vis-Messungen, hiess es weiter. Dissolution-Geräte wer-den in der Pharmaindustrie zur Prüfung von Medika-menten eingesetzt.www.analytik-jena.de, www.stax.com
Dissolutionsysteme:Analytik Jena und Sotax kooperieren
Der Schweizer Chemiedistributions- und Handelskonzern DKSH öffnet sich dem Bör-senpublikum. Mehr als ein Viertel der DKSH-Aktien soll demnächst an der SchweizerBörse platziert werden: «Der Anteil der neuen Publikumsaktionäre soll deutlich über 25Prozent liegen», sagte DKSH-Chef Jörg Wolle in einem Interview mit der «SonntagsZei-tung». Die Beteiligung der Diethelm Keller Holding, die den Handelskonzern kontrollie-re, werde von heute 63 auf unter 50 Prozent sinken. «Die vier Familien, deren Interes-sen dort gebündelt sind, wollen im Hinblick auf die Stabübergabe an die fünfte Gene-ration ihr Engagement zurückfahren», sagte Wolle. Die kontinuierlich wachsende DKSHhat 2011 den Umsatz auf 7,3 Mrd. CHF und den Gewinn auf 152 Mio. CHF gesteigert.Analysten schätzen den Unternehmenswert auf rund 5 Mrd. CHF. www.dksh.com
DKSH strebt an die Börse
Die Bodo Möller Chemie Gruppe vertreibt neu in Polen, Österreich, Tschechien und inder Slowakei eine komplette Range von meist wasserbasierten Trennmitteln. Die BodoMöller Chemie Austria GmbH und in der Slowakei Bodo Möller Chemie Czech & Slova-kia werden die komplette Palette und Anwendungsbreite von Spezialchemikalien derFirmen Marbo und Marbocote für die Bereiche Gummiindustrie, Compositematerialienund Kunststoffe in ihr Verkaufsprogramm aufnehmen. In Polen wird sich Bodo MöllerChemie Polska Sp. z o.o. ausschliesslich um Anwendungen rund um die Gummiindust-rie kümmern. Marbo Italia spa ist Hersteller von chemischen Spezialprodukten für denindustriellen Einsatz, Marbocote Ltd mit Sitz in UK produziert eine komplette Produktse-rie an wasserbasierten Trennmitteln für die Gummiindustrie und andere Elastomere. DieAnwendungsbreite reicht von Autoreifen über Fliessbänder bis hin zu Pharmaanwen-dungen. www.bm-chemie.de
Bodo Möller Chemie vertreibt Trennmittelvon Marbo und Marbocote
Spekuliert wurde darüberbereits, und nun soll esauch so kommen: BeimPharma- und Chemie-konzern Bayer soll derfrühere Vorstandsvorsit-zende Werner Wenning(Bild) in den Aufsichts-rat einziehen und zum1.Oktober 2012 den Vor-sitz des Gremiums über-nehmen. Zu diesem Ter-min wären die 2 Jahreverstrichen, nach denen
er aus Compliance-Gründen nicht gewählt werdendurfte. Die Neuwahlen zum Aufsichtsrat finden auf derHauptversammlung am 27.April 2012 statt. ManfredSchneider soll das Amt bis zum 30.September 2012weiterführen, wie der Konzern weiter mitteilte.www.bayer.com
Wenning kehrtan die Bayer-Spitze zurück
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Lonza will in seinem Werk in Visp ein neues Produktionskonzept umsetzen, das auf derkontinuierlichen feinchemischen Produktion sowie der Mikroreaktor-Technologie basiert.Das Produktionskonzept werde es Lonza ermöglichen, den Anforderungen ihrer Kunden imBereich der Entwicklung und Herstellung von Pharma-Wirkstoffen (APIs) verstärkt gerechtzu werden. Lonzas «Anlage der Zukunft» bietet gemäss Mitteilung einen beschleunigtenEntwicklungs- und Techniktransfer in einer cGMP-Umgebung und erweiterte Kapazitätenfür mehrere chemische Reaktionen unter extremen Bedingungen. Sie ermögliche die Her-stellung von Zwischenprodukten und/oder Pharma-Wirkstoffen im Tonnenmassstab, basie-rend auf kontinuierlicher feinchemischer Produktion. Lonza betreibt derzeit Anlage, die mit-tels Mikroreaktoren kleinmolekulare Pharma-Wirkstoffe vom Kilogramm- bis zum Tonnen-massstab produzieren können. Die neue Anlage bietet den Angaben zufolge eine integrierteLösung, in welcher alle üblichen Durchfluss-Grundverfahren mit den preisgekrönten «Flow-Plate» Mikroreaktoren von Lonza flexibel gemacht werden können, was einen schnellerenÜbergang der Prozesse und der Wirkungen bei der Herstellung und der Reinigung ermög-licht. Die Anlage soll im Juni 2012 vollständig betriebsbereit sein. www.lonza.com
«Anlage der Zukunft»ensteht bei Lonza in Visp
Der Spezialchemie-Konzern Lanxess investiert an seinem südafrikanischen Standort New-castle 40 Mio. EUR in den Bau einer CO2-Aufbereitungsanlage. Die Investition ermöglichees, die Produktionskapazität für Natriumdichromat in Newcastle zu erhöhen. Die dort pro-duzierte Chemikalie wird im Lanxess-Werk in Merebank/Durban zu Chromgerbsal-zen/Gerbsalzen für die globale Lederindustrie weiterverarbeitet.DasWerk inNewcastle istgemäss Lanxess-Angaben das einzige seiner Art in Südafrika. Die Produktionstechnologiebenötigt eine kontinuierliche Zufuhr von hochkonzentriertem CO2. Mit einer eigenen CO2-Aufbereitungsanlage macht sich Lanxess unabhängig von externen Lieferanten. Die Inbe-triebnahme der Anlage ist für die zweite Hälfte 2013 geplant. Die Lanxess-Technologie ba-siert auf einer CO2-Drucksättigung. Dabei wird CO2 eingesetzt, um Natriummonochromatin Natriumdichromat umzuwandeln. Die neue Aufbereitungsanlage wird die Abluft aus derDampferzeugung des Werks auffangen, den CO2-Gehalt auf 99% aufkonzentrieren unddem Prozess zur Natriumdichromat-Produktion zuführen. Lanxess ist nach eigenen An-gaben das weltweit einzige Unternehmen, das eine komplette Wertschöpfungskette fürchrombasierte Lederchemikalien abdeckt. Den Basisrohstoff bezieht der Konzern von sei-ner eigenen Chromerz-Mine im südafrikanischen Rustenburg. www.lanxess.com
Siemens übernimmt die innotec do Brasil (São Paulo) in São Paulo. Damit baue die Sie-mens-Division Industry Automation ihre weltweit führende Position im Markt für Industrie-Software auf dem Gebiet der Prozessautomatisierung weiter aus und verstärke ihre Markt-präsenz im Wachstumsmarkt Brasilien, teilte der Konzern weiter mit. Innotec do Brasil istseit über zehn Jahren exklusiver Anbieter von Comos-Softwarelösungen für ganzheitlichesAnlagenmanagement. Der Fokus liegt auf den Industrien Öl und Gas, Energie, Chemieund Papier in Brasilien. Über den Kaufpreis wurde Stillschweigen vereinbart, die Übernah-me muss noch von den Behörden genehmigt werden. www.siemens.com
Siemens stärkt Positionbei Prozessautomation in Brasilien
Die Merck KGaA hat die Vertriebsrechte für ihre Kosmetikrohstoffe für Dänemark, Schwe-den, Finnland und Norwegen auf Azelis, einer der führenden europäischen Distributeure fürSpezialchemikalien, übertragen. Neben Logistik wird Azelis für Beratung und Anwendungs-technik vor Ort zuständig sein. Merck wiederum unterstützt Azelis unter anderem durchForschung und Entwicklung, Trainings und bei regulatorischen Fragen. Der Vertrag zurKooperation wurde im Dezember 2011 unterzeichnet und ist bereits wirksam, wie die bei-den Unternehmen weiter mitteilten. Merck kooperiert mit Azelis bereits im Vereinigten Kö-nigreich und in Irland sowie in Deutschland seit über 50 Jahren. In Skandinavien ist Azelisbereits seit 1952 mit einer lokalen Marktpräsenz in der Kosmetikindustrie vertreten.www.azelis.com
Azelis vertreibt Kosmetikrohstoffe vonMerck in Skandinavien
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«HAETTENSCHWEILER, IST die Präsiden-tensuite fertig?», fragte ich meinen promoviertenVorlagenvorleger über den Rand meiner Kaffeetassehinweg. Dass ich meinem Assistenten bei unserermorgendlichen Frühstücksroutine die eine oder an-dere Frage stelle, ist an sich kein ungewöhnlicher
Vorgang. Dass der gute Doktor jedoch einmal nichteine detaillierte Antwort ausgearbeitet hat, langebevor die Idee zur Frage in mir gereift ist, darf manwohl ungewöhnlich nennen. «Die Präsidentensuite,Herr Hagen-Rundkorn», versuchte er mit der etwasantiquierten Rückfragentaktik Zeit zu gewinnen.«Mir war nicht bewusst, dass unser UnternehmenStaatslenker beherbergt. Ich muss in dem Zusam-menhang auch darauf hinweisen, dass unsere in-ternen Compliance Regeln die Unterbringung vonMandatsträgern eindeutig regeln. Dringend war-nen möchte ich aus in unseren schnelllebigen Zei-ten schon wieder fast vergessenem Anlass vor Bar-erstattungen ohne Quittung.» Es mag sein, dassHaettenschweiler noch mehr moralisch einwand-freie Hinweise zum Umgang mit politischen Ent-scheidungsträgern aufsagte, doch vor der akusti-schen Rezeption derlei gut gemeinter Anständigkeitbewahrte mich mein heute eine Spur zu gut ausge-backenes Croissant.
«Wenn Sie auf diesen Wulff anspielen wollten,möchte ich nur noch hinzufügen, wie befremdlichich es finde, dass jetzt Kommentatoren allen Erns-tes schreiben, sein Fall sei eigentlich die Schuld sei-ner verlotterten, bösen Frau. Soll man sich mehrüber das mittelalterliche Frauenbild der sogenann-ten Journalisten wundern, oder die Hexentheorieakzeptieren und Wulff für eine verführbares, wil-lenloses Würstchen halten? Nein, werter Doktor,ich darf Ihnen versichern, dass ich für den klassi-schen Lobbyismus nichts übrig habe. Wenn Politi-ker durchaus darauf bestehen, Hummer zu essen,dann sollen sie ihn gefälligst selber bezahlen. Zu-dem wird der Einfluss der Politik in den westlichenDemokratien doch masslos überschätzt. Diktato-ren, ja, da lohnt sich der Aufwand! Die können
Entscheidungen treffen und sie dann auch durch-setzen. Rücksicht auf Menschen oder Umwelt zäh-len dann nicht mehr. Wahlen gibt es nicht, undsolange das Militär mitspielt, geht alles. Was michan den jungen Verwandten des Premierministerserinnert. Der beschwerte sich, dass seine vier neuen
Nachhilfelehrerinnen bei ihrem ersten Besuch inseinem Loft Bücher dabei hatten.» «Aber Herr Ha-gen-Rundkorn. Warum weiss ich denn nicht, dasswir einem Verwandten von Wen Jiabao eine Woh-nung und Tutorinnen zweifelhafter Reputation fi-nanzieren?» «Nun, erstens ist ja das Problem, dasdie Reputation jener Tutorinnen eben nicht zweifel-haft ist, und zweitens finanziert die Rundkorn AGso etwas grundsätzlich nicht. Ein junger Kollegefragte mich in dieser Angelegenheit um Rat.
Aber zurück zur Präsidentensuite, mein Bester.Damit meine ich keinesfalls die Einliegerwohnungin meinem Gästeberg, sondern eine Auftragskom-position. Sollten Ihnen etwa die Gespräche mit Yel-lo entgangen sein? Macht nichts, die haben ohne-hin nur abgewinkt. Oder war das schon das Stück?Als Meier diese Handbewegung machte, gab es de-finitiv Geräusche… Wie dem auch sei, meine Ehe-frau Grete hat sich an die Arbeit gemacht, um überden moralischen Verfall in der westlichen Welt,über den ungleichen Kampf von Parteien-Interesseund Gemeinwohl ein entsprechend abscheulichesStück Musik zu schreiben. Nach den ersten Probenhaben sich unsere tibetischen Nachbarn jedenfallsbeschwert, weil ihnen die Yaks durchgegangensind. Was, schon so spät! Ich habe eine PartieSchach mit dem jungen Kim zu spielen. Gewinneich, dürfen wir in Nordkorea seltene Erden schür-fen.» Haettenschweiler sank blass auf den Besu-chersessel. «Und was, wenn ich fragen darf, ist IhrEinsatz?» «Nun, werter Doktor, da es dem Nach-wuchsdespoten an nichts fehlt, konnte ich lediglichIhre Dienst in die Waagschale werfen.»
Rundkorn und die Mächtigen
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r. Anna Bozzi Nising von science-industries, früher SGCI, eröffnete die
Nachmittagssessionen betreffend Cleantechby Biotech. Cleantech umfasst Technolo-gien, Herstellprozesse und Dienstleistungen,die zum Schutz und Erhalt natürlicher Res-sourcen und Systeme beitragen. In derSchweiz generieren die Cleantech-Unterneh-men mit Produkten und Dienstleistungeneine Bruttowertschöpfung von rund 20 Mil-liarden Franken und beschäftigen 160000Angestellte (2008). Die Schweiz ist globalim Bereich Cleantech gut positioniert. Siereichte in den Jahren 1991–2007 an die 8000Cleantech-Patente ein. Die Schweizer Clean-tech-Unternehmen sind exportorientiert, set-zen 38Prozent ihrer Produkte und Dienst-leistungen im Ausland ab. 1,5Prozent allerverkauften Cleantech-Güter und Diensterund um die Welt sind «Made in Switzer-land».Die Schweiz ist gut verankert in Cleantech-Forschung und -Produktion. Um jedoch fürdie zukünftigen globalen Herausforderun-gen gerüstet zu sein, erarbeitete der Bundeinen Cleantech-Masterplan zur Verbesse-rung der Ressourceneffizienz und Förderungerneuerbarer Energien. Die Vision ist, denRessourcenverbrauch auf ein naturverträgli-
D
ches Mass zu reduzieren und eine führendePosition in den Bereichen Cleantech undCleantech Innovation einzunehmen. Scien-ceindustries und die Swiss Biotech Associa-tion (SBA) vereinen ihre Anstrengungen,um die industrielle Biotechnologie – Clean-tech by Biotech – in der Schweiz zu etablie-ren. Im Juni 2011 wurde dem Schweizeri-schen Nationalfonds SNF ein Vorschlag fürein neues nationales Forschungsprogramm«Industrielle Biotechnologie: Cleantech byBiotech» unterbreitet. Wenn dieses Projektauch momentan zurückgestellt wurde we-gen dem politischen Entscheid, vorerst auf
das NRP 2011 für Energiefor-schung zu fokussieren, sindScienceindustries und die SBAzuversichtlich, dass der SNFdas Vorhaben 2012 ohne wei-teren Verzug behandeln wird.(www.scienceindustries.ch,www.cleantech.admi.ch)
Phosphate «made inSwitzerland»An der HES-SO in Sion be-schäftigt sich Professor FabianFischer mit der Rückgewin-nung von Phosphat. Um dieEutrophierung von Wasser zuverhindern, wird Phosphat
heute in den Kläranlagen mit FeCl3 als un-lösliches Salz ausgefällt und in Klärschlammeingebettet. Die Verteilung von Klär-schlamm als Dünger auf Agrarflächen wäreeine praktische Wiederverwertung für Phos-phat. Doch vergärter Klärschlamm enthälttoxische Substanzen wie AS, Pb, Cr, CU, Znund andere, weshalb er verbrannt und de-poniert wird.«In einem vom Bundesamt für Umwelt (BA-FU) unterstützten Projekt versuchen wir,Phosphat aus Klärschlamm wiederzugewin-nen dank einer mikrobiellen Brennstoffzel-le», erklärt Fabian Fischer. «Die Zelle sollauch die Schwermetalle aufnehmen, sodasssich der verbleibende Schlamm direkt alsDünger in der Landwirtschaft nutzen lässt.»Die dazu angewandte Technologie arbeitet inUmgebungstemperatur mit Protonen undElektronen, verfügbar aus metabolischen Ak-tivitäten von Mikroben. Die mikrobielleBrennstoffzelle dient als Stromquelle, dieElektronen und die nötigen Protonen liefert,um das elektrochemisch unlösliche FePO4 zureduzieren. In der Kathode der Brennstoff-zelle werden stöchiometrische Beträge vonElektronen und Protonen als Wasserstoff-äquivalente durch Methylene Blue transpor-tiert. Elektronen reduzieren die Eisenkatio-nen und werden durch Protonen ersetzt,was zu Orthophosphat-Mobilisierung in die
OLTEN MEETING ( I I * )
«Cleantech by Biotech» – Schweizaussichtsreich am StartAm «Olten Meeting» des biotechnet diskutierten kürzlich Biotech-Experten von Schweizer Fachhochschulen, Empa,Swiss Biotech Association sowie der Industrie unter anderem über das Thema «Cleantech by Biotech».
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Rückgewinnung von Phosphat: Die mikrobielle Brennstoffzelle mobilisiert Orthophosphat aus FePO4, enthalten invergärtem Klärschlamm. (Bild: Elsevier Ltd.)
Mikrogewebe, hergestellt ohne Gerüst in hängenden Tropfen nachKryokonservierung (HE staining). (Bild: ZHAW Wädenswil)
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wässerige überstehende Lösung führt. «Dasrealisierte System ermöglicht eine fortge-schrittene Klärschlammbehandlung und lie-fert – neben der Abwasserreinigung – Ener-gie, Phosphat und weitere Rohstoffe.»(www.itv.hevs.ch)
Das Potenzial von Mikroalgen nutzenDerzeit verfügt das Institut für Biotechnolo-gie an der ZHAW in Wädenswil über ein-zigartiges Wissen um die Kultivierung vonMikroalgen in sehr hohen Zelldichten. ImBlickpunkt der Bioprozess-Technologie un-ter Leitung von Professor Karin Kovar ste-hen Design, Optimierung, Steuerung und Si-mulation mikrobieller Prozesse. «ObschonMikroalgen metabolisch vielseitige und fle-xible pflanzenähnliche Mikroorganismensind, werden sie für die biotechnologischeProduktion von bekannten, noch neuenBiomolekülen zu wenig genutzt», so KarinKovar. «Neueste Forschung liefert viel Infor-mation über die Kultivierung von Mikroal-gen unter photoautotrophen Bedingungen,also mit Licht und Kohlendioxid. Doch istdie Herstellung hochwertiger Verbindungen
mit Mikroalgen in konventionellen Edel-stahl-Rührbioreaktoren weitgehend uner-forscht. In solchen Anlagen wird Mikroal-gen-Biomasse unter heterotrophen Bedin-gungen produziert, mit einer organischenKohlenstoffquelle, jedoch ohne Licht.»Bisher waren Untersuchungen von Mikroal-gen beschränkt, da sich die nötigen Mengennicht direkt aus der Natur gewinnen lassen.Eine neuartige Prozessstrategie legt nun dieBasis für eine wirtschaftliche Herstellung,wobei sie bestehende Bioreaktor-Anlagennutzt, um die gewünschte Qualität zu erzie-len. Im Fedbatch-Prozess konnten bis zu160 Gramm pro Liter Biomasse Trockenge-wicht von grünen Mikroalgen in 50–70Stunden abgeerntet werden. Da natürliche,nicht-rekombinante Mikroalgen ihren Meta-bolismus an verschiedene Kulturbedingun-gen anpassen, können die Forscher gezieltdie Prozesse kontrollieren und dadurch dieProduktbildung maximieren. Die Mikroal-gen-Biomasse lässt sich beispielsweise spe-zifisch mit Lipiden und organisch gebunde-nen Mikroelementen anreichern. Das neueVorgehen erlaubt, ein pflanzenähnliches
Material mit einer von Wetter und Jahres-zeiten unabhängigen Qualität herzustellen.Die Substanzen aus Mikroalgen-Biomasseerschliessen viele Anwendungen in derPharma-, Lebensmittel-, Tiernahrungs- undKosmetik-Industrie (www.ibt.zhaw.ch)** ■
OLTEN-MEETING*Das jährlich vom Netzwerk Biotechnet durch-geführte Olten-Meeting fand am 23.November2011 statt. Ein weiterer Artikel zu diesem Eventwurde in der Chemie plus 1/2 2012 publiziert.
ORIGINALPUBLIKATION**Best practices in heterotrophic high-cell-den-sity microalgal processes: achievements, poten-tial and possible limitations. Fabian Bumbak,Stella Cook, Vilém Zachleder, Silas Hauser andKarin Kovar. Applied Microbiology and Bio-technology, 2011, Volume 91, Number 1, Pages31–46.
WEITERE INFORMATIONENDr. Daniel Gygax, Professor für Bioanalytik ander FHNW School of Life Sciences und Präsi-dent des biotechnet. www.biotechnet.ch
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1 8 CHEMIE PLUS 3-2012 a n a l y t i k
an schrieb das Jahr 1873, da for-mulierte der Physiker Ernst Abbe
ein Gesetz, das die Hoffnungen auf genaueEinblicke in kleinste Strukturen mit dem Mi-kroskop stark begrenzte. In die zugehörigeFormel gingen unter anderem das Auflö-sungsvermögen des verwendeten Objektivsund eine Abhängigkeit von der Wellenlängeein, aber eines war klar: 200 Nanometer, et-wa die Hälfte der Wellenlänge des sicht-baren Lichts, müssen zwei Punkte ausein-anderliegen, sonst lassen sie sich nicht von-einander unterscheiden.
Vom Abbeschen Gesetz zur«super resolution»Im Laufe der Zeit kam es zu verschiedenenAnsätzen, das Auflösungsvermögen zu stei-gern. Beispiel Konfokalmikroskopie: Hier ar-beitet man mit Lichtmikroskopen, und in-dem man die verwendete Wellenlänge ins
M Bläuliche verschiebt (zu kleineren Wellen-längen), kann man die Auflösung erhöhen.Ein weiterer Trick, der inzwischen sogarzum Standard geworden ist: Fluorphore inden zu untersuchenden Präparaten werdenausgenutzt, wobei die Anregung über Lasererfolgt.Einfach gedacht, aber umso wirkungsvollerin der Anwendung ist der folgende Kniff:Lässt man das Licht bzw. den Laser nichtnur von einer, sondern von zwei Seitengleichzeitig auf das zu untersuchende Präpa-rat fallen, verbessert sich die Auflösung ge-genüber der Grenze des Abbeschen Gesetzesum das 4- bis 7-fache. Seit den 1990er-Jah-ren wird dieses Prinzip in den sogenannten4Pi-Mikroskopen realisiert.Ein weitergehendes Verfahren stellt diestrukturierte Beleuchtung dar. Sie wurdenamentlich unter der Bezeichnung 3D-SIM(3D Structured Illumination Microscope)
von Mats Gustafsson und John Sedat an derUniversität von Kalifornien in San Franciscovorangetrieben. Dabei wird der sogenannteMoiré-Effekt ausgenutzt. Man kennt ihnvom wellenförmig changierenden Mustereiner leicht bewegten Gardine – oder vomLaufsteg: von den mattschimmernd-beweg-ten Stoffen der Modemacher.In der Mikroskopie lässt man Licht miteinem bekannten Muster auf ein Präparatmit zunächst noch unbekanntem Musterfallen. Es reicht allerdings nicht, ein einzi-ges Bild aufzunehmen. Man muss beideStrukturen gegeneinander verschieben oderdrehen und dabei sehr viele Momentauf-nahmen machen. Anschliessend wird mit-hilfe eines mathematischen Verfahrens, dasaus der Infrarot- und NMR-Spektroskopiewohlbekannt ist, «zurückgerechnet» – mitder Fourier-Transformation. So entstehtschliesslich ein Bild des zu untersuchendenPräparats, bei dem sich 100 Nanometervoneinander entfernte Punkte unterschei-den lassen, ein Zweitausendstel der gesetzli-chen Grenze gemäss Ernst Abbe!Seit 20 Jahren stossen die Grenzgänger zuimmer kleineren Strukturen vor. Sehr popu-lär geworden ist in jüngster Zeit STORM,die stochastische optische Rekonstruktion(zum Beispiel N-STORM, Nikon). Nehmenwir an, zwei Punkte sind weniger als 100Nanometer voneinander entfernt, dannsieht man unterm Mikroskop nur einenPunkt. Nun unternimmt man Folgendes:Mithilfe fotochemischer Verfahren wird ei-ner der beiden Punkte «ausgeschaltet».Dann lässt sich der andere genau lokalisie-ren, und der Rechner speichert ihn. An-schliessend wird der bei der ersten Messungunsichtbare zweite Punkt ein- und der ersteausgeschaltet. Die hier beschriebenenSchaltvorgänge erfolgen in der Praxis frei-lich nicht gezielt, sondern nach dem Zu-fallsprinzip, dabei mit einer Vielzahl vonLichtpunkten und in einigen tausend Durch-
BILDER AUS DER WELT DER KLE INSTEN STRUKTUREN
«Gesetzesbrecher» der Mikroskopiemachen DNA-Stränge sichtbarLicht soll sich neuerdings mit Überlichtgeschwindigkeit durch das Sonnensystem bewegen können – welches physi-kalische Gesetz ist da noch sicher in den Weiten des Kosmos? Auch die Visualisierung kleinster Strukturen begann vor15 bis 20 Jahren mit einem Gesetzesbruch – seine Folgen: Selbst DNA-Stränge lassen sich heute unterm Mikroskopbzw. am Bildschirm betrachten.
C H R I S T I A N E H R E N S B E R G E R
STORM-Systeme (STORM = Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) ermöglichen Auflösungen bis in denunteren Nanometerbereich. (Bild: Nikon)
a n a l y t i k CHEMIE PLUS 3-2012 1 9
läufen – stochastisch, nicht gesteuert. InKombination mit der nachgeschalteten Bild-verarbeitung werdend Punkte unterscheid-bar, die 20 oder gar nur 10 Nanometer aus-einander liegen.Aber lassen sich nicht auch mit Elektronen-oder Rastersondenmikroskopen Strukturenim Nanometerbereich darstellen? Ja, das istrichtig und für die Prüfung von Werkstoffenund ihren Oberflächen ein zuverlässigesVerfahren. Doch gilt hier als Einschrän-kung: Das Präparat muss in Form einerhauch-dünnen Scheibe vorliegen. Damit istdie Grenze dieser Methoden erreicht, sobaldman sich an intakte Zellen her-anwagen möchte, geschweigedenn an lebende Zellen.
Moleküle fluoreszierenin lebenden ZellenMit STORM-Verfahren ist dasgrundsätzlich möglich. Es gibtschon Experimente mit noch le-benden Zellen, in denen be-stimmte Moleküle fluoreszieren.Je nach Hersteller werden un-terschiedliche Arten von Foto-chemie und unterschiedlicheVerfahren zur Anregung derFluoreszenz angeboten. Beson-ders interessant für Pharmaher-steller: Wie und durch welchePoren dringen Viren oder Wirk-stoffmoleküle in Zellen ein, undwie werden sie wieder ausge-schleust?Aber lassen sich dreidimensio-nale Strukturen nicht auch mitder Röntgendiffraktometrie un-tersuchen? Ja, zum Beispielkonnten Wissenschaftler desMax-Delbrück-Centrums fürMolekulare Medizin in Berlin-Buch im vergangenen Jahr die3D-Struktur des MxA-Proteins(«Myxovirus resistance proteinA»), das an der Immunantwortauf Grippeviren beteiligt ist, ent-schlüsseln. Dafür mussten sieihre Probe allerdings kristallisie-ren, anschliessend das Beu-gungsmuster messen und aufdie Struktur zurückrechnen. DieKür besteht darin, Proteinenicht in kristallisierter Form,sondern quasi in ihrer natürli-chen Umgebung in Zellen beob-achten zu können.Ausser mit STORM gelangt man
auch mit einem weiteren Laserfluoreszenz-verfahren, der sogenannten STED-Mikro-skopie («stimulated emission depletion»,zum Beispiel von Leica), in den Nanometer-bereich (genauer: 20 bis 50 Nanometer) underfasst Strukturen, die 2000-mal feiner alsein menschliches Haar sind. So konnte Ste-fan Hell, Leiter optisch hochauflösende Mik-roskopie am DKFZ (Deutsches Krebsfor-schungszentrum, Heidelberg) sogar Strängemenschlicher DNA mit STED sichtbar ma-chen. Damit verbindet sich die Hoffnung, inZukunft DNA-Fehler entdecken zu können.Dabei handelt es sich typischerweise um
Wiederholungen oder Lücken. Die Folgendavon reichen bis zu schweren Erkrankun-gen, insbesondere Krebs. So wurde StefanHell im vergangenen November mit dem re-nommierten Meyenburg-Preis für herausra-gende Leistungen auf dem Gebiet der Krebs-forschung und Krebsbehandlung ausge-zeichnet.
Auf geradem Weg von der Universitätin die PraxisEines haben die beschriebenen modernenVerfahren gemeinsam: Ob STORM oderSTED – beide nahmen ihren Anfang in uni-
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versitären Projekten und wurden erst spätervon der Industrie aufgegriffen. Nikon ver-wendet zum Beispiel eine Lizenz der Har-vard-Universität. Heute sind entsprechendeGeräte kommerziell verfügbar, aber nochrecht teuer. Pi mal Daumen kostet einschlüsselfertiges System mit strukturierterBeleuchtung 600000 Euro oder mehr, undfür die STORM-Anwendungen kommennoch einmal 400000 Euro hinzu. Eine Mil-lion muss man auch für STED auf den Tischlegen. Wer mehrere Mikroskopie-Verfahrenbenutzen möchte, zum Beispiel Konfokal-mikroskopie plus SIM plus STORM, kommtmit einem Kombi-Gerät günstiger weg.Dennoch zählen zu den Hauptabnehmernweniger Privatwirtschaft oder Behörden alsvielmehr wissenschaftliche Institute mit In-teressen zum Beispiel im Bereich der Hirn-forschung. Reine Konfokalmikroskope ste-hen freilich schon heute auch in Kriminal-ämtern oder Wasserwerken. Wenn die Prei-se für die «grossen Lösungen» so rasant sin-ken wie diejenigen für Computer, könntenaber auch SIM, STORM und STED in Zu-kunft eine breitere Verwendung finden.
Denn ihr enormes Auflösungsvermögen (imEnglischen: «super resolution») macht siefür unterschiedlichste Einsatzgebiete inter-essant.
Anwendungen bis hin zumLebensmitteluntersuchungsamtDer Phantasie sind hier kaum Grenzengesetzt: Rezeptoren, Ionenkanäle, Proteinein Zellorganellen – in breiten Bereichender Life Sciences ist die Anwendung derbeschriebenen Super-Resolution-Verfahrendenkbar und in Einzelfällen heute schonForschungsalltag. Aber auch ein Lebensmit-teluntersuchungsamt könnte eines Tageszur eingehenden Prüfung einer Bakterien-kultur STORM- und STED-Methoden ver-wenden wollen. Das betrifft unter anderemalle Bereiche, in denen die Reaktion vonMikroorganismen als hochsensibler Bioindi-kator (zum Beispiel für mögliche Schad-stoffbelastungen) genutzt wird.So können hochauflösende Verfahren derMikroskopie in vielfältiger Weise Licht inphysiologische Prozesse, neuronale Vorgän-ge, Krebsentstehung und konventionellechemisch-analytische Fragestellungen etc.bringen. Das beschleunigt den Fortschritt inder Wissenschaft wie in der industriellenProduktentwicklung, vielleicht sogar aufÜberlichtgeschwindigkeit. ■
Wie die Erkundung des Sonnensystems schon immerein Traum der Menschheit: die Darstellung kleinsterStrukturen. (Bild: C. Ehrensberger)
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or der Marktzulassung eines neuenMedikaments haben die Gesetzgeber
hohe Hürden gesetzt. So wird etwa in um-fangreichen klinischen Studien an Proban-den getestet, wie wirksam und sicher dasMedikament ist. Zudem muss der Herstellereines pharmazeutischen Produkts (Wirk-stoff bzw. Fertigprodukt) verbindliche An-gaben über dessen chemische und physika-lische Stabilität machen. Die dafür nötigenInformationen werden in Stabilitätsprüfun-gen ermittelt. Hier gilt es, zu beweisen, dassein pharmazeutisches Produkt seine Eigen-schaften während einer bestimmten Zeit-periode unter bestimmten Lagerbedingun-gen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht)nicht verändert. Aus den Ergebnissen leitendie Prüfer die Haltbarkeit (EXP-Datum) unddie empfohlenen Lagerbedingungen ab.Diese Angaben müssen nach der Markt-zulassung des Wirkstoffs beziehungsweiseFertigprodukts einmal pro Jahr in sogenann-ten «on-going»-Prüfungen bestätigt werden.
VNeues Stabilitätscenter in SurseeStabiltätsprüfungen sind aufwändig. Sie er-forden spezifisches Know-how, stellen hoheAnsprüche an Laborausstattung und instru-mentelle Analytik, und nicht zuletzt benöti-gen sie enorm viel (Lager-)Platz. Im Zugeder Konzentration auf eigene Kernkompe-tenzen delegieren viele Pharmaunterneh-men diese Arbeiten an hochqualifizierteAnalytik-Dienstleister. «Die Nachfrage nachStabilitätsprüfungen hat deutlich zugenom-men», berichtet Dr. Martin Knauf, Mitgliedder Geschäftsleitung der UFAG LaboratorienAG. Das Unternehmen mit Sitz in Sursee LUist einer der führenden unabhängigen An-bieter von Stabilitätsprüfungen für pharma-zeutische Produkte in der Schweiz.Um der steigenden Nachfrage seitens derPharma-Industrie Rechnung zu tragen undRaum für weiteres Wachstum zu schaffen,hat die UFAG Laboratorien AG auf dem Fir-mengelände in Sursee ein komplett neuesStabilitätscenter eingerichtet und in Betriebgenommen. Auf einer Fläche von 400 m2
betreuen dort drei speziell geschulte Perso-nen über 600 laufende Stabilitätsstudien imAuftrag von mehr als 30 Kunden. Die Wirk-stoffe und Fertigprodukte lagern in insge-samt 14, teilweise begehbaren Klimakam-mern und -schränken, in denen folgende,genau definierte Temperatur- und Feuchte-bedingungen herrschen:■ –20°C■ 5°C■ 25°C / 40% relative Luftfeuchtigkeit (r.F.)■ 25°C / 60% r.F.■ 30°C / 35% r.F.■ 30°C / 65% r.F.■ 30°C / 75% r.F.■ 40°C / ‹ 25% r.F.■ 40°C / 75% r.F.■ 50°C■ Freeze and Thaw Cycle: In diesem spe-ziellen Schrank duchlaufen Proben Ge-frier- und Auftauzyklen.
«Stabilitätsstudien führen wir von A bis Zdurch», erklärt Dr. Gerhard Stenuf, Leiter
STAB I L I TÄTSPRÜFUNGEN BE I DER UFAG LABORATOR IEN AG , SURSEE
Stabilität pharmazeutischerProdukte im FokusUnter welchen Bedingungen muss ein Arzneimittel gelagert werden, damit es seine Qualität bis zum EXP-Datum behält?Wirkt eine Tablette auch dann noch, wenn sie auf der Reise in den heissen Süden im Handschuhfach «schmoren» musste?Solche und viele weitere Fragen werden in Stabilitätsstudien geklärt. In ihrem neuen Stabilitätscenter führt die UFAG inSursee derzeit über 600 solcher Studien für mehr als 30 Kunden durch. Platz für weiteres Wachstum ist vorhanden.
R A L F M A YE R
Die UFAG Laboratorien AG in Sursee erbringt Analytik-Dienstleistungen in den Bereichen Pharma, Lebensmittel und Agrarökologie. (Bild: UFAG)
2 2 CHEMIE PLUS 3-2012 a n a l y t i k
der Abteilung Stabilitätsprüfungen derUFAG Laboratorien AG. Entsprechendgross seien die zu bewältigenden logisti-schen Herausforderungen. Das fachkompe-tente Personal lagert die Wirkstoffe bzw.Fertigprodukte nach einem gemeinsam mitdem Kunden erstellten Protokoll. Ein lü-ckenloses Monitoring gewährleistet die Ein-haltung der Lagerbedingungen. Sollte einMesswert über die Toleranzen hinaus ab-weichen, würden die Verantwortlichenüber ein Alarmsystem informiert. DieUFAG-Mitarbeiter entnehmen zu genau de-finierten Zeitpunkten Proben und führensie der Analytik zu. Die Analysenresultatewerden den Kunden in einem detailliertenPrüfbericht sowie in einer tabellarischenÜbersicht zugestellt.Unterstützt werden die Prozesse vom La-borinformationssystem (LIMS) der UFAG
Laboratorien AG. Über einen im LIMS ins-tallierten Stabilitätprüfungsmodul werdendie Studien komplett vewaltet und unteranderem auch die Probeentnahme-Zyklenexakt angezeigt.Die Surseer Spezialisten führen die Stabili-tätsstudien gemäss den Empfehlungen ICHdurch. Die 1990 von den Arzneimittel-Zu-lassungsbehörden der USA, Japans und derEU gegründete ICH (International Confe-rence on Harmonisation of Technical Re-quirements for Registration of Pharmaceuti-cals for Human Use) hat zum Ziel, die Kri-terien für die Arzneimittelzulassung inter-national zu harmonisieren. Unter anderem
fordert die ICH, dass die Lagerung der Arz-neimittel nach den strengen GMP-Regeln(GMP = Good Manufacturing Practice) zuerfolgen hat. Dies stellt hohe Anforderun-gen zum Beispiel an die Wartung der Kli-makammern, die zudem einmal pro Jahrnach GMP requalifiziert werden müssen.Die UFAG führt alle drei Typen von Stabili-tätstests durch – Stresstests, Langzeitstu-dien sowie intermediäre Stabiltätstests.■ Beim Stresstest werden Wirkstoffe oder
Produkte für kurze Zeit extremen Lager-bedingungen ausgesetzt, wodurch sichdie chemische Zersetzung und physikali-sche Veränderungen beschleunigen.
Stresstests werden zum Beispiel ganz amAnfang einer Stabilitätsprüfung bei ver-schiedenen Lagerbedingungen durchge-führt. Die Tester erhalten somit erste In-formationen über das Stabilitätsprofil ei-nes Wirstoffs. Stresstests liefern zum Bei-spiel auch Informationen darüber, wiesich kurze Abweichungen der Lagerbe-dingungen auswirken, die etwa beimTransport der Produkte auftreten können.
■ Im Rahmen der Langzeit-Studien wer-den Wirkstoffe und Fertigprodukte fürmindestens zwölf Monate bei den emp-fohlenen Lagerbedingungen eingelagert.Langzeitstudien sind unabdingbar, umdie «re-test period» eines Wirkstoffs be-ziehungsweise das Haltbarkeitsdatum ei-nes Produkts festzulegen. Die «re-test pe-riod» entspricht der Dauer, in welcher derWirkstoff seine Spezifikationen erfülltund somit weiterverarbeitet werden darf.Wird diese Periode überschritten, somuss der Wirkstoff erneut gestestet unddann sofort verarbeitet werden. Die beider Markteinführung festgelegte Haltbar-keit eines Produkts kann später aufgrundvon weiteren, zeitlich ausgedehnterenLangzeitstudien verlängert werden. EineStudie dauert immer ein Jahr länger alsdie auf der Verpackung aufgedruckteHaltbarkeitsdauer. Maximal wird dieHaltbarkeit von Arzneimitteln mit fünfJahren angegeben.
■ Bei Intermediären Stabilitätstests wer-den Produkte Lagerbedindungen ausge-setzt, die zwischen den extremen Stress-
Analytik: Im Rahmen der Stabilitätsstudien werden unter anderem Dissolutionstests durchge-führt. (Bild. R. Mayer)
Stabilitätscenter: In insgesamt 14 Klimakammern und -schränken lagern pharmazeutische Produkte unter genaudefinierten und überwachten Bedingungen. (Bild: R. Mayer)
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test- und den empfohlenen Lagerbedingungen liegen – zum Bei-spiel 30ºC bei einem Produkt, dessen empfohlene Lagertempe-ratur 25ºC beträgt. Intermediäre Stabilitätstests werden zur wei-teren Beurteilung herangezogen, wenn beim Stresstest signifi-kante Veränderungen aufgetreten sind. Für Medikamente, die inLändern mit tropischem Klima vermarktet werden, sind die in-termediären Tests obligatorisch.
Wirkstoffe und Zubereitungen im Fokus der AnalytikerDie entnommenen Proben werden im Analytiklabor der UFAG aufsämtliche Veränderungen hin untersucht, die pharmazeutischeProdukte unter realen Bedingungen erfahren können. Die Listemöglicher Veränderungen ist lang und variantenreich. So könnenWirkstoffe je nach Verbindungsklasse chemische Reaktionen (Hyd-rolyse, Oxidation usw.) eingehen, ihre Konfiguration ändern (Race-misierung, Epimerisierung usw.) oder Veränderungen an Ringsys-temen erfahren. Ebenfalls möglich sind bei Wirkstoffen physikali-sche Veränderungen wie etwa der Wechsel von amorpher zu kris-talliner Struktur oder der Wechsel von einer Kristallform zur ande-ren. Noch vielfältiger sind die relevanten chemischen, physikali-schen und mikrobiologischen Veränderungen, die bei Zubereitun-gen auftreten können. So beeinflussen etwa Abweichungen in derTeilchengrösse das Löseverhalten und die Bioverfügbarkeit vonPulvern beziehungsweise Granulaten.Tabletten sind auf eine Reihe von Parametern hin zu überprüfenwie etwa Wirkstoffgehalt, Feuchtigkeitsgehalt aber auch Geruch(z.B. Essigsäure bei Acetylsalicylsäure), Farbe und Oberflächenbe-schaffenheit. Tabletten werden zum Beispiel auch Bruchfestigkeits-tests unterzogen.Ausserordentlich wichtige Parameter bei Tabletten und Kapselnsind Zerfallszeit (Disintegration) sowie Wirkstofffeisetzung (Disso-lution). So dürfen bestimmte Kapseln die Wirkstoffe nicht im Ma-gen, sondern erst im Darm freisetzen, oder die Freisetzung ver-schiedener Komponenten soll gestaffelt erfolgen. In ihren Dissoluti-onstest-Systemen können die Surseer Experten die Milieus der ver-schiedenen Freisetzungsorte exakt simulieren.Die von der UFAG durchgeführten Stabilitätsprüfungen deckensämtliche Zubereitungsformen ab, also neben Pulvern, Tablettenund Kapseln auch Emulsionen und Lösungen (z.B. Augentropfen).Überprüft wird auch die Qualität der Verpackungen.Auf Wunsch erstellen die UFAG-Experten ihren Kunden nach Ab-schluss der Studie auch den gesetzlich geforderten Stabilitätsbe-richt. «Somit unterstützen wir unsere Kunden dabei, eine wichtigeVoraussetzung für die erfolgreiche Registrierung und Zulassung ih-rer Produkte zu erfüllen», erläutert Gerhard Stenuf. Die UFAGschnürt flexible Servicepakete, die zum Beispiel auch die Validie-rung der analytischen Methoden vor Beginn der Stabilitätsstudieumfassen können. Zum Kundenkreis des Stabilitätscenters zählennach Angaben von Martin Knauf nationale und internationalePharma-Unternehmen.
Breites Sortiment an AnalytikdienstleistungenStabilitätsprüfungen nehmen einen wichtigen Platz im breit gefä-cherten Angebotsspektrum der UFAG Laboratorien AG ein. Das Un-ternehmen mit derzeit rund 90 Mitarbeitenden erbringt Analytik-Dienstleistungen in den Bereichen Pharma, Lebensmittel und Agrar-ökologie und ist darüber hinaus als Lohnhersteller von Sprühpro-dukten tätig. ■
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it dem Live Lab schaffen wir neueElemente, die es dem Besucher er-
möglichen, sich vor Ort mit dem Herstellerunter tatsächlichen Arbeitsbedingungenüber Produkte auszutauschen und individu-elle Anwendungsfälle zu diskutieren», sagtAnalytica-Projektleiterin Katja Stolle. Darü-ber hinaus greifen Experten aus Industrieund Wissenschaft in täglichen Livevorfüh-rungen zu den Themen Forensik und Klini-sche Diagnostik, Kunststoffanalytik sowieLebensmittel- und Wasseranalytik aktuelleFragestellungen auf und stellen innovativeMethoden und Verfahren vor.
M Um am Ende den Täter zu fassen, ist dieAnalytik ein unerlässlicher Bestandteil beider Spurensuche geworden. Aber nicht nurin der Forensik, auch in der Klinischen Dia-gnostik sind moderne Analyseverfahren undmolekularbiologische Methoden essenziell.Vor der Kulisse des Live Lab erhalten dieBesucher Einblicke in die neuesten Entwick-lungen wie der Doping- und Atemgasanaly-tik. Einer der Höhepunkte ist der Auftrittvon Deutschlands bekanntestem Kriminal-biologen Mark Benecke am ersten Messetag.Er trifft mithilfe von DNA-Analytik Rück-schlüsse auf fiktive Verbrechen und Täter.
Im Bereich Lebens-mittel- und Wasser-analytik gehen Ex-perten unter ande-rem der Frage nach,wie sicher Nah-rungsmittel sind. Beider Qualitätskont-rolle kann auf ana-lytische Verfahrenlängst nicht mehrverzichtet werden,um Pestizide odertoxische Rückständezu charakterisierenund quantitativ zuerfassen. Darüberhinaus wird erörtert,wie Chemikalien aufMensch und Um-welt wirken undwelche Rolle dabeidas interdisziplinäreEntwickeln von Ge-rätesystemen undMethoden in denUmweltwissenschaf-ten spielt.Moderne Werkstoffeund Funktionsmate-rialien werden mitt-lerweile in vielen
Bereichen eingesetzt– von der Medizinbis hin zur Elektro-nik- und Automobil-industrie. Das LiveLab mit dem Schwer-punkt Kunststoffana-lytik stellt die Poly-meranalytik in denMittelpunkt und zeigtEntwicklungen ausden Bereichen Pro-benvorbereitung, Per-
meationsmessungen und Blendanalytik auf.Unterstützt wird das Live Lab von Agilent,Analytik Jena, Andreas Hettich, Bernd Kraft,BioTek, Bruker, Carl Zeiss, Elga, Eppendorf,GE Healthcare, Gilson, Hirschmann, Hohen-loher, HT-CON Unternehmerberatung, Mett-ler Toledo, Netzsch, Q-LAB, Retsch, SGE,Shimadzu, Waldner und Waters. Zudem un-terstützen das Bayerische Landesamt fürGesundheit und Lebensmittelsicherheit(LGL) Bayern und das Institut für Wasser-chemie und Chemische Balneologie der TUMünchen fachlich den Bereich Lebensmit-tel- und Wasseranalytik. Der SchwerpunktKunststoffanalytik wird gefördert vom Deut-schen Kunststoffinstitut.Die 31-jährige Katja Stolle (31) hat per6. Februar 2012 interimsweise die Projektlei-tung der Analytica übernommen. Stolle ver-tritt damit Susanne Grödl (42), die seit März2005 Projektleiterin der Analytica ist undnun in den Mutterschutz getreten ist.Ende September 2011, also ein halbes Jahrvor Beginn der Analytica 2012, hatten sich633 Aussteller (Vgl. 2009: 586 Aussteller)angemeldet. Damit verzeichnete die Interna-tionale Leitmesse für Labortechnik, Analytikund Biotechnologie ein Plus von 8 Prozentbeim Anmeldestand gegenüber dem Ver-gleichszeitraum der Vorveranstaltung. DieVeranstalter erwarteten aufgrund dieser Ten-denz eine Rekordbeteiligung an der Analy-tica 2012. ■
PREMIERE L IVE LAB
Analytica 2012 entführt Besucherin die Welt des LaborsVom 17. bis 20. April 2012 wird München wieder zum internationalen Zentrum der Analytik. An der Analytica 2012entstehen erstmals auch echte Laborumgebungen: In Teilbereichen der Hallen B1, B2 und A3 präsentierenUnternehmen auf Laborzeilen ihre Geräte im Livebetrieb.
CHRIST GEFRIERTROCKNUNGSANLAGEN
• Gefriertrockner für Routineanwendungen, Forschung undEntwicklung mit Eiskondensatorkapazitäten von 2 bis 24 kg
• Pilotgefriertrocknungsanlagen für Prozessentwicklung bzw.-optimierung mit Eiskondensatorkapazitäten von 4 bis 12 kg
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as Interesse an auswaschbaren undextrahierbaren Substanzen in Arz-
neimitteln nimmt zurzeit explosionsartigzu», stellt Dr. Ralph Nussbaum, Geschäfts-führer von Analytical Services, Aachen (D),fest. Dazu ein Beispiel: Wirkstoffe oder Fer-tigarzneimittel werden typischerweise inKunststoffsäcke oder Blister verpackt. Ausdiesen können sich theoretisch Weichma-cher lösen – und auch praktisch. Sie lösenhormonelle Wirkungen aus und gelten alspotenziell genotoxisch. Eine andere Gruppevon unerwünschten Stoffen sind Monome-re, also einzelne Moleküle, die bei der Poly-merisation zum Kunststoff nicht in dasNetzwerk integriert wurden. Auch sie kön-nen Unverträglichkeitsreaktionen oder All-ergien auslösen und können ebenfalls geno-toxisch sein. Der Gesetzgeber fordert diePharmafirmen jetzt verstärkt zu Messungenim unteren ppm-Bereich (parts per million)auf.
D«Wir haben zum Beispiel einmal in einemPolyethylen-Beutel für einen Wirkstoffüberraschend Weichmacher in einer Grös-senordnung von weniger als 10 ppm ge-funden und hielten das damals gefühls-mässig für wenig», erinnert sich Dr. Nuss-baum. «Aber heute interessiert das den Ge-setzgeber. Kunststoff-Monomere sollten inHöchstkonzentrationen unter 10 ppm vor-handen sein.» Über die Pharmaindustriehinaus ist dies langfristig auch für alle Her-steller von Medizinprodukten relevant.Man denke nur an in Folie eingeschweisstekünstliche Hüftgelenke, Stents, Fertigsprit-zen und andere in Sterilverpackungen an-gelieferte Komponenten für die Anwen-dung am oder den «Einbau» im menschli-chen Organismus! Aber selbst die ver-meintlich banalen Kautschuk-Stopfen fürVials, wie sie in Krankenhäusern verwen-det werden, können Isobutylen und Vulka-nisierungsmittel enthalten – oder auchSchwermetalle.
Kleinen Änderungen im Arzneibuch folgthoher apparativer AufwandSpeziell in diesem Bereich rollen ab 2013Änderungen im Arzneibuch auf die Herstel-ler zu, sowohl im amerikanischen (USP)wie im europäischen (EP). Im Einzelnenwird das USP-Kapitel 231 über Schwerme-talle durch die Kapitel 232 über Grenzwertefür Verunreinigungen mit chemischen Ele-menten und das Kapitel 233 über Verfahrenzur Bestimmung von Verunreinigungen mitchemischen Elementen ersetzt (www.usp.org/hottopics/metals.html). Analog kam esbereits im April 2011 zur Veröffentlichungzweier neuer Entwürfe zum europäischenArzneibuch. Diese betreffen insbesonderedie Punkte 2.4.20 über Metallkatalysatorenund -reagenzien sowie den Punkt 5.20 überMetallrückstände. Die Verfahrensvorschlägesind denen im USP ähnlich (www.edqm.eu).Allerdings gibt es auf den zweiten Blickdoch Unterschiede in den genauen Zeitvor-gaben und auch bei den spezifischen Ele-
PHARMAANALYTIK
Explosionsartig wachsendesInteresse an Stör-SubstanzenDie Spurenanalytik im Pharmabereich wird von allen Seiten getrieben: von Arzneibuchkommissionen, vom Preisdruck –auch von Schlagwörtern und scheinbar aus dem Nichts auftauchender Aufmerksamkeit für Spezialthemen. ImFolgenden wird ein aktueller Überblick über «heisse Eisen» gegeben.
C H R I S T I A N E H R E N S B E R G E R
Qualität im Blick: An die Pharmaanalytik werden wachsende Ansprüche gestellt. (Bild: Bayer HealthCare)
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menten. So hat das US-Arzneibuch das Jahr2013 definiert; das EP arbeitet wahrschein-lich mit einer Übergangszeit von fünf Jah-ren. Ausserdem enthält der USP-Entwurf16 Elemente, derjenige des EP nur 14.In jedem Fall hat man sich an verbindlicheListen von Schwermetallen zu halten, aufdie geprüft werden muss – aber nicht nachden bisherigen kolorimetrischen Grenzwert-tests. Dazu zählte etwa der seit Langem eta-blierte Farbvergleich aufbereiteter Probenmit einer Standard-Bleilösung. Der ist inKürze obsolet! Nun kommt der Zwang zurUmstellung auf ICP-MS (Massenspektromet-rie mit induktiv gekoppeltem Plasma) bzw.ICP-OES (optische Emissionsspektrometriemit induktiv gekoppeltem Plasma). Damitlassen sich präzise quantitative Ergebnisseerhalten, doch handelt es sich auch um ap-
parativ aufwendige Verfahren. Das trifft No-vartis, Roche und Co. und vielleicht nochstärker die kleineren und mittelgrossenKonkurrenten. Ein Gerät kostet mehrereHunderttausend Euro, und so wird sichmancher Arzneimittelhersteller einen teurenGerätepark anlegen müssen – oder er greiftauf externe Dienstleister zurück.
Bioverfügbarkeit und BioäquivalenzNeben den Schwermetallen rücken zurzeitspeziell Polymorphe in den Fokus. Hierhandelt es sich um von Wirkstoffen oderHilfsstoffen strukturverwandte Varianten,die sich im Produktionsprozess bilden kön-nen, zum Beispiel beim Pressen einer Tab-lette. Denn unter Druck kann ohne weitereseine Umwandlung von einer Kristallform ineine andere erfolgen. Dies betrifft zum Bei-
spiel bestimmte Antibiotikatypen (Gyrasein-hibitoren). Nicht schlimm, weil sich diechemische Zusammensetzung nicht geän-dert hat? Doch! Denn die neue Kristallformkann etwa ein anderes Löslichkeits- bzw.Freisetzungsverhalten aufweisen und infol-gedessen eine andere Bioverfügbarkeit: DieWirkung ist herab- oder heraufgesetzt, dieDosierungen nicht darauf abgestimmt. Manhört von den Anbietern instrumentellerAnalytik (zum Beispiel Waters), dass auf-grund der rapiden Entwicklung der Generi-kaindustrie die Anzahl der Bioäquivalenz-studien steigt. Erhöhte Anforderungen anProduktivität, Profitabilität, Effizienz undPreisdruck manifestieren sich in den Wün-schen der Kunden. Als analytische Verfah-ren zur Untersuchung von Polymorphenkommen die Klassiker in Frage: Röntgen-strukturanalyse, Infrarotspektroskopie (IR),Ramanspektroskopie und bei genügend Ma-terial das Festkörper-NMR.Ein Schlagwort in Teilbereichen der genann-ten Verfahren lautet zurzeit PATROL UPLC.Diese prozessanalytische Technologie (PAT)kann auf IR, Raman oder UPLC-Technologiebasieren. Das PATROL-UPLC-System be-nutzt dieselbe Schlüsseltechnologie wie dasbekannte ACQUITY-UPLC-System (Waters):So werden vorhandene flüssigkeitschroma-tographische Analysemethoden nicht mehrin separaten Laboren der Qualitätskontrolle(QC), sondern direkt während des Herstel-lungsprozesses angewendet. Das soll zudeutlichen Verbesserungen der Produktions-effizienz führen. Weltweite regulatorischeInitiativen, wie die Critical-Path- und PAT-Initiativen der US-amerikanischen Arznei-
Unerlässlich für die Spurenanalytik: Vials ohne Verunreinigungsproblematik. (Bild: Waters)
Eine hypothetische Frage, natürlich! Aber selbst, wenn mansie stellen könnte, wäre sie beim SPECTRO MS überflüssig.Denn dieses neuartige ICP-Massenspektrometer analysiert dasgesamte relevante Messspektrum absolut gleichzeitig. Unddadurch schneller und präziser.
SPECTRO MS- Doppelt fokussierendes Sektorfeld-Massenspektrometer mit
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mittelbehörde FDA (Food and Drug Admi-nistration) und der Europäischen Arzneimit-telagentur EMEA, sowie «Quality-by-De-sign»-Programme für die Herstellung (wiezum Beispiel «Six Sigma»), führen bei Un-ternehmen in zunehmendem Masse zurPrüfung und Implementierung von neuenPAT-Lösungen.Und wohin mit dem dabei entstehenden«Datenwust»? Intelligente Datenmanage-ment-Systeme (zum Beispiel SDMS) könnenprozesstechnische und wissenschaftliche Da-ten immer schneller sammeln, verarbeitenund verteilen – insbesondere in forschungs-orientierten Pharmaunternehmen ein Er-folgstreiber. Mit SDMS können Labore auto-matisch mit beliebigen Analysetechniken er-haltene Informationen erfassen, sichern, ab-rufen und verteilen. Die sofortige Verfügbar-keit dieser Informationen führt zu engererwissenschaftlicher Zusammenarbeit, zu effi-zienteren Vorgängen, besseren Entscheidun-gen. Im Endeffekt beschleunigt sich die Ent-wicklung und Lieferung von Arzneistoffen.Workflow-Management-Software (zum Bei-spiel Nugenesis 8) ermöglicht eine Straffungaller Abläufe in analytischen Laboren (und
darüber hinaus invielen Branchen).Erscheint der Auf-wand zu gross? Tat-sächlich kann essich für Arzneimit-telhersteller lohnen,sich nach einemgeeigneten Analy-tikdienstleister um-zusehen. Teilweisewerden auch unter-schiedliche Verfah-ren im Verbund an-geboten. Dazu einBeispiel: AnalyticalServices hat sichjüngst mit der Solid-chem GmbH zusam-mengetan, um ge-meinsam die Prü-fung von Hilfsstoffenund Wirkstoffen in flüssiger Phase, die Un-tersuchung von Fertigarzneimitteln undFestkörper-Analytik anbieten zu können.Für Mittelständler – und davon gibt es inder pharmazeutischen Industrie erstaunlich
viele! – ist ein solcher Partner von der Grös-se und der Arbeitsweise her oft passenderals ein Laborriese. Ein Pharmakonzernwird, zumindest als Alternative, den eige-nen Gerätepark in Erwägung ziehen. ■
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ie Verschmutzung des Grund- undOberflächenwassers durch Mensch
und Industrie, Landwirtschaft und Verkehrkann die Qualität des Trinkwassers beein-trächtigen. Im Fokus stehen dabei vor allemNitrate, Pestizide, Phosphate und Medika-mentenrückstände. Faktoren, die die Trink-wasserqualität negativ beeinflussen, sind vorallem bei den Fassungen, in den Anlagenund bei der Verteilung zu suchen. Heute istes besonders wichtig, die Gefahren zu er-kennen und wenn möglich zu eliminierenoder mindestens zu beherrschen. Dies erfor-dert eine erste Überprüfung und das Erar-beiten einer Gefahrenliste. Die mit einemFaktor gewichteten Gefahren sind mit griffi-gen Massnahmen zu versehen.Nicht nur für Trinkwasser ist eine gute Ana-lytik unentbehrlich, auch das Wasser für diemeisten Labor- und Mikrotech-Anwendun-gen wird durch die Aufbereitung von Trink-wasser gewonnen. Die Qualität der Wasser-versorgung ist stark abhängig von der Jah-reszeit. Im Trinkwasser vorkommende Ver-unreinigungen lassen sich in fünf Klasseneinteilen:■ Suspendierte Partikel■ Gelöste anorganische Verbindungen■ Gelöste organische Verbindungen■ Mikroorganismen & Biomoleküle■ Gelöste GaseDie gelösten Wasserinhaltsstoffe (Tabelle 1)sind in eine Vielzahl von chemischen Reak-tionen eingebunden. Analytiker messen Ver-
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unreinigungen in ppb (Teile pro Milliarde).Einer der wichtigsten Faktoren ist das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht. Es bestimmt,wie sich das Wasser gegenüber Metall-Io-nen sowie gegenüber Mineralien verhältund wie gut das Wasser gegenüber Säure-einträgen gepuffert ist. Extrem weiche Wäs-ser (elekt. Leitfähigkeit unter 200 μS/cm)stammen oft aus Urgestein- (Basalt, Granit,Porphyr) und Bundsandstein-Einzugsgebie-ten. Diese Wässer sind in der Regel kalklö-send und metallaggressiv. Aluminium kannsich aus dem Gestein lösen. Grundwasser,das aus kalkhaltigem Gestein stammt, istmeist Calcit-gesättigt.Bei der Förderung dieser Wässer und beimErhitzen kann Kohlensäure entweichen. Eskommt zu Calcitabscheidung. Dies erforderteine gute Wasseranalytik.
WasserqualitätskontrollenDie Verschmutzung des Grundwassers stellteine Herausforderung für die Wasserversor-ger dar. Sie müssen das Wasser nicht nurauf klassische Gefahrenstoffe wie Schwer-metalle, Nitrate, Pestizide oder Bakterienüberwachen; immer häufiger entdecken sie
Substanzen, deren Gefahrenpotenzial nochgar nicht oder nur unzureichend untersuchtworden ist. Nicht immer ist gewährleistet,dass die Anforderungen, die für die Grund-wasserschutzzonen und -areale festgesetztsind, beachtet werden. Schadstoffe könnendurch Industrieabwasser in das Grundwas-ser gelangen. Weichmacher und chlorierteKohlenwasserstoffe gelangen aber auchdurch unseren sorglosen Umgang mit che-mischen Substanzen ins Trinkwasserreser-voir. Hinzu kommt die Verschmutzung auf-grund von Chemikalien aus der Landwirt-schaft.Die Gewässerschutzverordnung vom 1. Au-gust 2011(GschV) soll Trink- und Grund-wasser vor nachteiligen Einwirkungen schüt-zen und deren nachhaltige Nutzung ermögli-chen. Dazu zählen anorganische Verunreini-gungen, wie Anionen, Kationen, Schwerme-talle und organische Verunreinigungen(PAH,PCB), polare organische Kontaminanten.
Routine-Kontrolle der WasserqualitätProbenahme und Probenvorbereitung:Die Probennahmen erfordern besondereKenntnisse und Sorgfalt und sind abhängigvon den zu bestimmenden Parametern. Un-mittelbar nach der Probenahme sollte manden Sauerstoffgehalt, die Temperatur undden pH-Wert bestimmen, weil sich die Wer-te im Lauf der Aufbewahrung ändern wür-den. Daneben sollte auch die Bestimmungder Kohlensäure und die dazugehörige pH-Messung möglichst rasch erfolgen. FarbloseGlas- oder Polyethylenflaschen werdenmehrmals mit dem zu untersuchendenWasser durchgespült und dienen zur Aufbe-wahrung. Sollen auch organische Belastun-gen wie beispielsweise polyzyklische aro-matische Kohlenwasserstoffe (PAKs) unter-sucht werden, eignen sich auch Metallgefäs-se, wobei chemische Reaktionen zwischenFlasche und Wasserprobe auszuschliessensind.
WASSER- UND ABWASSERANALYTIK
Leistungsfähige Analytikschützt die GesundheitWasser ist die Grundlage allen Lebens - und wird zu einem immer grösseren Problem: Nur 1 Prozent des Wassersauf der Erde ist Trinkwasser, die anderen 99 Prozent sind salzhaltig oder kontaminiert. Eine gute Analytik auf Inhaltsstoffedes Wassers ist sowohl für das Trinkwasser wie auch für das Wasser der meisten Labor- und Mikrotechnologie-Anwendungen unentbehrlich.
A N N E T TE VO N K I E C K E B U S C H - G Ü C K
Abb. 1: Das pH-, Ionen- und LeitfähigkeitsmessgerätSG78 – SevenGo Duo pro. (Bild: Mettler Toledo)
Kationen AnionenNatrium (Na+) Calcium (Ca2+)
Kalium (K*) Magnesium (Mg2+)
Hydrogenkarbonat (HCO3–) Chlorid (CI–)
Nitrat (NO3–) Sulfat (SO42–)
Tabelle 1: Häufige in natürlichem Wasser vorkommen-de An- und Kationen.
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Wassertemperatur, elektrische Leitfähig-keit und pH-Wert: Die drei ParameterWassertemperatur, elektrische Leitfähigkeitund pH-Wert werden beispielsweise mithil-fe eines Multiparametergeräts ermittelt(Abb. 1). Dazu werden an dem Gerät dieentsprechenden Messfühler angebracht undvor der Messung gegebenenfalls kalibriert.Die Leitfähigkeit ist ein Mass für die imWasser gelösten Ionen. Die Messung erfolgtmittels einer normierten Leitfähigkeitsmess-zelle und wird in der Einheit μS/cm angege-ben. Sie ist ein Mass für die Konzentrationan gelösten Salzen, in Trinkwasser zwi-schen 500 und 1000 μS/cm. DestilliertesWasser hat eine Leitfähigkeit von 0.5 μS/cm.Als Faustformel kann man sagen, dass90 μS/cm (bei 25°C) einer Carbonathärtevon 1 mval/l (2,8°dH) entspricht, wobei inder Regel ca. 80+–60 μS/cm auf andere Io-nen zurückgehen.Der TDS-Wert (Abkürzung für die englischeBezeichnung Total dissolved solids) gibt dieSumme der gelösten Salze (auch Feststoffe)im Wasser an. Die gebräuchliche Einheit ist
mg/l (Milligramm pro Liter). Bei einemRohwasserwert von 140 mg/l hat gereinig-tes Wasser einen TDS von 8–60 mg/l.Die Messung des pH-Wertes beruht aufPotentiometrie, bei der eine mit Puffer-lösung gefüllte Glasmembrankugel in die zumessende Flüssigkeit eingetaucht wird. Da-bei baut sich abhängig von der pH-Differenzeine galvanische Spannung über der Kugelauf. Aus dieser Potentialdifferenz wird auto-matisch der pH-Wert berechnet. Das Gerätbedarf vor der eigentlichen Messung einerKalibrierung mittels Pufferlösungen.
Analytik des SauerstoffgehaltsDer chemische Sauerstoffbedarf (CSB) istein dem DOC (gelöste organische Kohlen-wasserstoffe) verwandter Parameter, dersich im angewandten Bereich der Abwas-serbehandlung bewährt. Der CSB ist ein in-direktes Mass für die Menge der organi-schen Verbindungen im Wasser und be-zeichnet die Menge an Sauerstoff in mg/loder g/m3, welche zur Oxidation der ge-samten im Wasser enthaltenen organischenStoffe verbraucht wird.Der normale Sauerstoffgehalt eines Gewäs-sers liegt zwischen 9,2 mg/l (20ºC) und 15mg/l (0ºC). Plankton kann eine Übersätti-gung herbeiführen, durch anaerobe Reaktio-nen nimmt der Sauerstoffgehalt ab. Für Fi-sche sollte mindestens ein Sauerstoffgehaltvon 5 mg/l vorliegen. Reines Grundwasserist in der Regel sauerstofffrei.Die Bestimmung erfolgt elektrochemischmit einer Sauerstoffelektrode. Auf die Stirn-fläche der Elektrode wird eine 1 M KCl-Lö-sung gegeben, mit Teflon überzogen und indie Messflüssigkeit getaucht. Sie reagiert
rasch auf Sauerstoffänderungen. Zur Mes-sung von gelöstem Sauerstoff sind z.B. dieSauerstoffelektrode DurOx 325 oder der op-tische InLabOptiOx-Sensor mit RDO-Tech-nologie von Mettler Toledo geeignet.
Analytik von Chlorid-IonenIn natürlichen Gewässern finden sich 10–30mg Cl--Ionen/l. Der Wert kann aber in derNähe von Salzlagerstätten stark erhöht sein.Die Bestimmung der Chlorid-Ionen kann tit-rimetrisch durch Argentometrie erfolgen.Die Argentometrie beruht auf der geringen
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Abb. 2: Vollautomatisches System Titric 5 für die direkte Messung von Temperatur, Leitfähigkeit und pH-Wert,die titrimetrische Bestimmung von p-Wert, m-Wert, Calcium, Magnesium und die ionenchromatographischeBestimmung von Anionen. (Bild: Metrohm)
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Löslichkeit bestimmter Silberverbindungenin H2O. (Ag+(aq) + X-(aq) ➝AgX). Zur Ei-chung werden für die Titration Chlorid-,Bromid-, Cyanid oder Silbernitratlösungenmit genau bekannter Konzentration verwen-det.
Analytik von Sulfaten und NitratenDer Sulfatgehalt eines natürlichen Gewäs-sers beruht auf der Menge an gelöstem Gipsund beträgt bis zu 50 mg SO4
2-/l. Verunrei-nigtes Wasser hat einen deutlich höherenSulfatgehalt. Es ist für Betonbauten sowiefür die menschliche Verdauung schädlich.Sulfat bildet den Hauptbestandteil der
Nichtkarbonathärte. Durch zu starke Gülle-düngung gelangt zu viel Nitrat (>50mg/l)und Nitrit (>0,1 mg/l) ins Grundwas-ser. Das daraus gewonnene Trinkwasserkönnte für Säuglinge und Kleinkinder ge-fährlich sein. Daher müssen Wasserversor-ger die Nitratkonzentration durch Aufberei-tung, tiefere Brunnen und Kooperationenmit der Landwirtschaft senken.Die Analytik ionischer Bestandteile in Ge-wässern umfasst die vier Bereiche Direkt-messung, Ionenchromatographie, Titrationund Voltammetrie. Die Herausforderung,derart unterschiedliche Methoden mit nureinem System zu bearbeiten, hat zum Bei-spiel Metrohm mit dem System Titric ge-meistert und ein vollautomatisches Systemfür die komplette Analyse von Anionen undKationen wie Sulfate, Nitrate, Nitrite undanderes hergestellt: das System Titric 5(Abb. 2).
Analytik der CarbonathärteZur Bestimmung von Hydrogencarbonat(HCO3
-) wird das Säurebindungsvermögen(SBV) von Hydrogencarbonat bzw. die Säu-rekapazität (KS4,3) ermittelt. Sie ist als Ver-hältnis der Menge an Hydroniumionen n(H3O+), die eine entsprechende MengeWasser bis zum Erreichen des pH-Wertsaufnehmen kann, zu deren Volumen V(H2O) definiert. Als Einheit dient üblicher-weise [mmol/l].Zur Bestimmung der Säurekapazität wirdSalzsäure der Konzentration 0,1 mol/l in einbestimmtes Probenvolumen titriert, nach-dem dieses mit wenigen Tropfen Indikator
versetzt wurde. Der Farbum-schlag des Indikators Methyl-orange tritt beim Erreichen einespH-Werts von 4,3 ein. Die soermittelte Säurekapazität wirdauch als Karbonathärte bezeich-net und kann (mit Faktor 2,8)von mval/l in deutsche Härte-grade (°dH) umgerechnet wer-den. Aus der Menge der ver-brauchten Menge Salzsäurewird im Anschluss die Konzent-ration von Hydrogencarbonatberechnet. Alternativ kann dieKonzentration des Hydrogencar-bonats aber auch durch Ionen-HPLC oder durch Kapillarelekt-rophorese ermittelt werden.Die Bestimmung der gesamtenfreien Kohlensäure (CO2) einerWasserprobe erfolgt durch eineTitration bis zu einem pH-Wertvon 8,2 mit einem pH-Meter. An
diesem Punkt ist die vorher freie Kohlen-säure entsprechend dem Dissoziations-gleichgewicht der Kohlensäure völlig in Hy-drogenkarbonat (HCO3
-) übergeführt.
Analytik anorganischer VerunreinigungenNachweis von Schwermetallen mit ICP_MS: Schwermetalle finden sich vor allem imKlärschlamm. Cd und Cr sind im Abwassereiner ARA grösstenteils in gelöster Form,Cu, Hg, Pb und As fast nur partikulär vor-handen. Ni liegt im Abwasser zu zwei Drit-teln in gelöster Form, Zn zu zwei Drittelnpartikulär vor. Die Abscheidung der Metallein der Abwasserreinigung erfolgt durch Se-dimentation von unlöslichen Partikeln unddurch Adsorption von gelösten oder parti-kulären Metallen an die Schlammflocken imBecken, extrazelluläre Bakterienpolymereoder durch Anreicherung in Bakterienzel-len.
Schwermetalle werden mittels ICP_MS, derSektorfeld-Massenspektrometrie mit induk-tiv gekoppeltem Plasma, nachgewiesen. Da-bei wird der Analyt, der durch einen hoch-frequenten Strom auf 5000–10000°C erhitztwird, ionisiert, und es entsteht ein Plasma.Die im Plasma erzeugten Ionen werden inelektrischen und magnetischen Feldern ab-gelenkt und beschleunigt. Der Radius derKreisbahnen, die sie in den Feldern durch-laufen, hängt von der Energie und dem Im-puls der Ionen ab. Am Massenspektrome-ter-Analysator werden die einzelnen Ele-mente analysiert.
Analytik organischer VerunreinigungenDas Vorkommen von Pharmawirkstoffenund deren Wirkung in der Umwelt wirdheute genau unter die Lupe genommen. Da-bei finden sich heikle Substanzen in vielenGewässern: in der Limmat, im Main(Deutschland) genauso wie im Mississippi(USA). Viele unterschiedliche Substanzen,die mit Medikamenten behandelte Men-schen und Tiere ausscheiden, konnten be-reits nachgewiesen werden. Mit der Weiter-entwicklung der Analysetechnik werdenweitere der unzähligen Wirkstoffe in derUmwelt nachgewiesen werden können. DieKonzentrationen an Schmerzmitteln, Hor-monen, Antibiotika und Psychopharmakaim Trinkwasser bewegen sich häufig zwi-schen wenigen Nanogramm (Milliardstel-gramm) Mikrogramm (Millionstelgramm).
TOC-Analyse für ReinstwasserReinstwasser müssen während der gesam-ten Aufbereitung auf organische Unreinhei-ten überwacht werden. Im Gegensatz zurAnalytik für Trinkwasser sind bei der Auf-bereitung von Reinstwasser nur einige Para-meter für die Beurteilung eines Wassers vonBedeutung. Ein TOC-Analysator ist ein Sen-sor zur Bestimmung des Gesamtgehalts anorganischem Kohlenstoff (TOC). Er misstkontinuierlich den TOC-Gehalt in Rein- undReinstwasser und Wasser für Injektions-zwecke. Die Messung erfordert keine Rea-gen-zien und Chemikalien. Das Messprinzipfunktioniert nach der bewährten UV-Oxida-tion (Abb. 3).
Nachweis organischer SubstanzenPolyzyklische aromatische Kohlenwasser-stoffe bilden sich bei hohen Verbrennungs-temperaturen oder stammen vom Reifenab-rieb. Organische Substanzen, darunter poly-zyklische, aromatische Kohlenwasserstoffe(PAK), werden mittels Gaschromatogra-
Abb.3: Der Sensor 5000TOC gewährleistet eine kontinuierliche Über-wachung der TOC-Werte für Reinstwasser in der Pharmaindustrieund in der Halbleiterindustrie. (Bild: Mettler-Toledo)
phie-Massenspektrometrie bestimmt, dieeine sichere Analyse der einzelnen PAK imunteren Spurenbereich ermöglicht. Pestzidesind biologisch hochaktive Substanzen. DieUntersuchung der Wasserproben erfolgtnach vorangegangener Anreicherung auf ei-ner Festphase mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS), Hochleis-tungsflüssigchromatographie (HPLC) undFlüssigchromatographie, die mit Massen-spektrometrie (LC-MS) gekoppelt wird.
Messung des Redox-PotenzialsDie Höhe des Redox-Potenzials (gemessenin mV) besagt, wie stark die Messlösungoxidierend oder reduzierend wirkt. Ein ne-gativer Spannungswert bedeutet, dass dieLösung reduzierend gegenüber einer Nor-malwasserstoffelektrode ist. Ein positiverWert zeigt an, dass die Lösung oxidierendwirkt. Je höher die Redoxspannung, destokürzer die Keimtötungsgeschwindigkeit. Dadie Abtötung von Mikroorganismen (Desin-fektion) in direktem Zusammenhang mitder Oxidationskraft (von zum BeispielChlor) steht, werden Redoxmessungen er-folgreich zur Überwachung von Desinfekti-onsverfahren zum Beispiel in Bädern be-nutzt. Im pH-Wert-Bereich von 6,5–7,3 solldie Redoxspannung mindestens 750 mV be-tragen (Silber/Silberchlorit-Elektrode).Auch zur Kontrolle der Denitrifikation vonAbwässern (Redox-Knickpunktbestimmung),bei der Entgiftung in der Galvanik und zurÜberwachung vielfältiger chemischer Prozes-se (wie etwa bei der Chromatreduktion)werden Redox-Messungen durchgeführt.
Mikrobiologische TrinkwasseranalyseTrinkwasser und Reinstwasser müssenhöchsten hygienischen Ansprüchen genü-gen. So kommt zum Beispiel das harmloseDarmbakterium Escherichia coli gelegent-lich im Trinkwasser vor, wenn dieses mitFäkalien verunreinigt ist. Da es auch alsKrankheitserreger auftreten kann, ist die hy-gienische Kontrolle des Wassers eine wich-tige Aufgabe der Wasserversorger. Einewichtige und kostengünstige Nachweisme-thode für Bakterien ist die Bestimmung deraeroben Keimzahl. Dabei lässt man die Bak-terien auf Nährplatten aufwachsen. Bei derBebrütung bilden sie Kolonien, die ausge-zählt werden können. Die Bebrütung derPlatten und damit die Bestimmung der AMKdauert jedoch lang. Ausserdem wird nur einBruchteil der im Wasser vorhandenen Bak-terien, nämlich die auf der Platte wachsen-den, erfasst. Für den Test auf Legionellen
allein sind zum Beispiel sehr aufwendigeKultivierungsmethoden, die bis zu 14 Tagedauern, erforderlich.Wenn die Untersuchung einzig der Doku-mentation eines einwandfreien Betriebs derAnlagen für die Aufsichtsbehörde dient, istdie AMK ausreichend. Wenn aus dem Er-gebnis allerdings rasche Veränderungen imBetriebsablauf abgeleitet werden müssen,sollte ein spezifisches Detektionsverfahren,wie etwa die Durchflusszytometrie, einge-setzt werden.Dies kann zum Beispiel mit einem Immun-fluoreszenz-optischen Nachweis oder durchquantitative PCR erfolgen. Dabei werden dieMikroorganismen durch spezifische, immu-nologische oder genetische Marker markiertund mit einem geeigneten Verfahren detek-tiert. Der Nachweis von pathogenen Bakte-rien im Wasser mittels Durchflusszytometrieund einem Zellsortiersystem, das ThomasEgli und seine Mitarbeiter an der Eawag ent-wickelt haben [1], beinhaltet einen Anrei-cherungsschritt, bei dem ein Liter Wasserauf 10 ml aufkonzentriert wird. Das erhalte-ne Konzentrat wird weiter aufgereinigt undmit Immunomagnetobeads selektiert.Die aufgereinigten Mikroorganismen wer-den mit spezifischen Oberflächenantikör-pern angefärbt und anschliessend mit einemDurchflusszytometer analysiert Die Metho-de ermöglicht es, bis zu 1000 Bakterien/Se-kunde zu detektieren und gleichzeitig aufihre Aktivität zu untersuchen. Damit kannman ein grosses Spektrum an Bakterien undProtozoen nachweisen und erhält die Resul-tate innert einer Stunde.Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) bietetdie Möglichkeit, Mikroorganismen ohneVorkultur nachzuweisen. Grundsätzlichlässt sich durch PCR die DNS von Mikroor-
ganismen in jeder beliebigen Probe nach-weisen – seien es Gewässerproben, Nah-rungsmittel oder Trinkwasser. In all diesenBereichen hat die Methode daher inzwi-schen Einzug gehalten. Zwecks Analyse derWasserprobe werden definierte, kurze Ab-schnitte der DNA von E.coli in wiederhol-ten Temperaturzyklen vervielfältigt und an-schliessend mittels eines Fluoreszenzmar-kers, der sich in die DNA einlagert, sichtbargemacht. Die Fluoreszenz kann direkt ge-messen werden. Die Zahl der Temperatur-zyklen, die durchlaufen werden, um dieDNA sichtbar zu machen, ist ein Mass fürdie Ausgangskonzentration der Bakterien inder Wasserprobe. Der erforderliche Zeitauf-wand für die Reaktion reduziert sich aufweniger als zwei Stunden.Der Vorteil dieser Verfahren ohne kulturelleVermehrung der Mikroorganismen liegtbeim raschen Nachweis derjenigen Mikroor-ganismen, die sich bisher kulturell nicht zu-verlässig vermehren lassen, zum BeispielViren oder Cryptosporidien. ■
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Abb. 4: Die Durchflusszytometrie misst fluoreszierende Bakterienzellen mittels eines Laserstrahls.(Bild: Labor Spiez)
LITERATUR / INFOS[1] Hammes, F.; Berney, M.; Wang, Y.; Vital,M.; Köster, O.; Egli, T. (2008): Flow-cytometrictotal bacterial cell counts as a descriptive para-meter for drinking water treatment processes.Water Research 42(1-2). 269-277.[2] Durchflusszytometrie: www.labor-spiez.ch
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n der Abwasserreinigung geht nur nochbeides zusammen: hohe Anforderungen
an die Qualität der Reinigung einhalten undgleichzeitig die Kosten minimieren. Das be-deutet, Reserven schaffen und sie gleichzei-tig wieder einsparen zu müssen. Der ausdiesem Widerspruch entstehende Hand-lungsdruck erfordert variable Lösungen,mittels bauvolumenneutraler Regelungs-technik beiden Anforderungen gerecht zuwerden, und führt konsequenterweise zueiner Dynamisierung ursprünglich statischgeplanter Anlagen. Für den Schlüsselpro-zess der Stickstoffelimination heisst dies,dass auch bislang permanent belüftete Zo-nen im schnellen Wechsel intermittierendgefahren werden.
Energieersparnis in der BelebungDer Vorteil der schnellen Verfahren ist einegeringere Schwankungsbreite der Messwer-te. Je kürzer der Zeitintervall für den Zyklus
I
anoxisch-aerob gewählt wird, desto geringerfallen die Anstiege von Ammonium in deranoxischen und Nitrat in der aeroben Phaseaus, und der Verlauf der Ammonium- und
Nitratwerte wird vergleichmässigt. Begrenztwird dies durch das Belüftungssystem, denSauerstoffeintrag und die Sauerstoffzeh-rung, also von den Zeiten, die das Systembenötigt, von anoxischen zu aeroben Ver-hältnissen zu wechseln und umgekehrt. Zieldabei ist es, die aerobe Phase so kurz wiemöglich zu halten. Mit starr gewählten Zeit-intervallen ist diese Vorgehensweise jedochnicht ungefährlich, wie nachfolgendes Bei-spiel zeigt.In Grafik 1 ist ein typisches Beispiel einerAnlage mit intermittierender Fahrweise mitfest eingestellten, starren Zeitinterwallendargestellt. Die Grafik links zeigt die norma-len Verhältnisse, auf die das System einge-stellt wurde, mit den typischen gegenläufi-gen Kurven für Ammonium und Nitrat inden anoxischen und aeroben Phasen, undniedrigen Werten für beide Parameter. Inder Grafik rechts werden, ausgehend voneiner ähnlichen Ausgangssituation, die Aus-wirkungen eines Ammoniumstosses, z.B.verursacht durch Zentratwasser, sichtbar.Das starre System kann auf die Stossbelas-tung nicht reagieren. Die Nitratwerte blei-ben weiter niedrig, die Ammoniumbelas-
SCHNELLE MESSUNGEN DER SCHLÜSSELPARAMETER AMMONIUM UND NITRAT
Kosten minimieren in derAbwasserreinigungDie Parameter Ammonium und Nitrat sind die Schlüsselparameter der biologischen Abwasseraufbereitung. Mit ihnenlassen sich die Prozesse der Nitrifikation und Denitrifikation optimieren und Betriebs-, aber auch zukünftigeInvestitionskosten einsparen. Beide Parameter können jetzt mit dem ionen-selektiven Sensor ISEmax CAS40D auf Basisder neuen Analyseplattform mit Memosens-Technologie für die Regelung genutzt werden.
Grafik 1: Beispiel einer intermittierenden Belebungsanlage mit festen Intervallen für die anoxische und aerobePhase.
Grafik 2: Niedrigere NH4-N-Ablaufwerte bei Belastungsspitzen mit der Regelung auf Basis ionenselektiver Mes-sungen der Parameter NH4 und NO3 im Vergleich zur ungeregelten Vergleichsstrasse. Grün: NH4-Regelung vonE+H; Blau: O2-Regelung E+H; Rot: NH4 -Vergleichsstrasse mit festen Zeitvorgaben; Gelb: O2-Vergleichsstrasse.
tung schlägt durch. Die statische Aufteilungder anoxischen und aeroben Zeitintervallewie in Grafik 1 ist unbefriedigend. Will mandas Risiko durchschlagender Ablaufspitzenvermeiden, müssen Reserven für die aerobePhase eingeplant werden, die alle Energieer-sparnis zunichte machen. Oder die einzel-nen Phasen werden dynamisch der jeweili-gen Situation angepasst, das heisst, sie rich-ten sich nach den jeweiligen Ammonium-und Nitratkonzentrationen im Becken. Indiesem Fall werden für beide Parameterschnelle und kontinuierliche Messungen be-nötigt.
Schnelle ionenselektive Messung von NH4und NO3 erlaubt wirkungsvolle KontrolleSchnelle und kontinuierliche Messverfahrensind gefragt, mit denen sich dynamischeVerläufe beider Parameter NH4 und NO3
klar darstellen lassen. Optische Messverfah-ren, mit denen allein der Nitratwert direkt
gemessen werden kann, reichen hierfürnicht aus. Die NH4-Messung im Analyzermit nasschemischen photometrischen Ver-fahren ist für eine Regelung schneller Syste-me nicht geeignet. Grund sind die langenTotzeiten von rund 15–25 Minuten durchProbenaufbereitung und die Messzyklen imAnalyzer. Kürzere Messzyklen führen zustark ansteigenden Betriebs- und Wartungs-kosten der Analyzer.Erst die schnellen und kontinuierlichen io-nenselektiven Messungen erlauben die Ein-beziehung beider Parameter NH4 und NO3
in leistungsfähige Steuer- und Regelstrate-gien intermittierender Systeme. So wurdenauch die oben gezeigten Verläufe mit ionen-selektiven Elektroden aufgezeichnet.Das Messverfahren ist inzwischen längstpraxiserprobt, zuverlässig und einfach zuhandhaben (siehe Kasten). Es arbeitet mitionenselektiven Membranen, die nur selek-tiv das zu messende Ion aufnehmen. Ähn-lich wie bei der pH-Messung mit Glaselekt-roden wird in Abhängigkeit der Ionenkon-zentra-tion die Potentialdifferenz zu einer Refe-renzelektrode gemessen. Auch die Handha-bung ist ähnlich wie bei den auf Kläranla-gen hinlänglich bekannten pH-Messungen.Damit ist die Messung bekanntermassenwartungsarm, kann direkt im Becken ohneProbenaufbereitung eingesetzt werden undbenötigt kaum Verbrauchsmittel. Zudemsind sie im Vergleich zu anderen Messver-fahren deutlich kostengünstiger. So lassensich die anwendungsspezifischen Vorteileder ionenselektiven Messung bereits in klei-neren Anlagen für eine wirksame Energie-optimierung nutzen.
Die Belebung im GriffDie Grafik 2 zeigt, wie eine dynamische Re-gelung auf Basis der NH4- und O2-Werte aufeine NH4-Spitze reagieren kann. Zu sehensind die Verläufe für Ammonium und Sau-erstoff in einer Anlage mit zwei parallelenStrassen über einen Zeitraum mit hohenAmmoniumbelastungen durch Zentratwas-ser. Eine Strasse wird über ionenselektiveMessung der Ammonium- und Nitratkon-zentration geregelt, die andere als Ver-gleichsstrasse mit starren Zeitintervallen. Inder dargestellten, von Endress+Hauser ent-wickelten Regelung wird nicht nur die zeit-liche Aufteilung von anoxischen und aero-ben Phasen zur Regelung des NH4-Wertesdynamisch angepasst, sondern auch derSauerstoffsollwert in der aeroben Phase be-lastungsabhängig über die gemessene Stei-
gung der NH4-Werte variiert. Die Effektivitätder Regelung fällt sofort ins Auge: mit Rege-lung ist der Anstieg der NH4-Werte wesent-lich geringer, und die Anlage ist deutlichfrüher wieder im normalen Arbeitsbereich.Mit den Parametern NH4 und NO3 kann diebiologische Stufe optimal kontrolliert wer-den. Die schnellen ionenselektiven Messun-gen legen bei den heute meist gewählten in-termittierenden Belüftungsstrategien die Ba-sis für eine energetische Optimierung derStufe. Durch den sehr flexiblen, gegeneinan-der austauschbaren und erweiterbaren Ein-satz der Messungen und durch die einfacheBedienung aller Geräte mit der neuen Ana-lyse-Plattform lassen sich Massnahmenschnell umsetzen und erhebliche Kosten imlaufenden Betrieb einsparen.
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Ionenselektive Sonde Isemax CAS40DAlle Vorteile der neuen Plattform rund um den Messumformer Liquiline CM442 können jetzt für dieionenselektive Ammonium- und Nitratmessung genutzt werden:■ Dank Memosens-Protokoll werden nicht nur gleichzeitig an einem Eingang alle fünf Parameter –Ammonium, Nitrat, zusätzlich Kalium oder Chlorid, falls erforderlich, und pH, Temperatur –übertragen, sondern alle im Sensor gespeicherten Lebenszyklusdaten des eingesetzten Sen-sors mit übermittelt.
■ Hot Plug&Play – der komplette Sensor meldet sich im laufenden Betrieb völlig selbstständigmit allen enthaltenen Elektroden an; keinerlei zusätzliche Eingaben oder ein erneutes Hochfah-ren des Messumformers sind nötig; die Messungen sind sofort betriebsbereit.
■ Einfaches Handling, selbsterklärende Menüstrukturen erleichtern das intuitive, unkomplizierteArbeiten mit der Sonde.
■ Schnelle Kalibrierung quasi per Knopfdruck, im Becken anhand von Vergleichsproben (Proben-kalibrierung) oder auch mit aufwendigeren Methoden, wie mit Standardaddition oder Mehr-punktkalibrierung.
■ Parametersicherung, Datenspeicherung über Logbücher und Sicherung auf SD-Karte.■ Flexible modulare Erweiterbarkeit der Messstelle; nächster Erweiterungsschritt ist der Ausbauauf 4 bis 8 Kanäle, Kommunikationsschnittstellen, Regelbausteine etc.
■ Einfacher Anschluss der Sonde über M12-Stecker.■ Direkter Anschluss der Sonde an die neuen Probenehmer Liquistation und Liquiport 2010.
Einfache Bedienung mit dem Liquiline CM442 überHot Plug&Play.
Tauchsonde IsemaxCAS40D als Halter für1–3 ionenselektiveMesselektroden, pH-und Temperaturmes-sung, in der MitteDruckluftreinigung.
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ie Automatisierung des Schlamm-abzuges aus den Vor- bzw. Nachklär-
becken bringt im Wesentlichen zwei Vorteile.Hauptvorteil ist die Erhöhung der Schlamm-qualität des Rücklauf- und Überschuss-
schlammes. Diese wird erreicht, da infolgeder Automatisierung des Abzuges eine exak-tere Steuerung des Befüllungsgrades und da-mit eine bessere Steuerung des Trockensub-stanz(TS)-Gehaltes ermöglicht wird. Damitist gewährleistet, dass der abgezogeneSchlamm eine gleichmässigere «Güte» auf-weist. Aufgrund der gleichmässigerenSchlammqualität lassen sich sowohl dienachfolgende Stufen in der Schlammbehand-lung als auch die biologische Stufe, in die derRücklaufschlamm fliesst, gleichmässiger undeffizienter steuern, was zu erheblichen Kos-teneinsparungen für Chemikalien und Ener-gieeinsparungen (z.B. in der Belüftung des
D Belebungsbeckens) führen kann. Ein weite-rer Vorteil einer Automatisierung bezie-hungsweise einer kontinuierlichen Überwa-chung des Schlammspiegels rund um dieUhr ist, dass Probleme im Absetzverhalten
rechtzeitig erkannt werden und somit die Ge-fahr des Schlammabtriebes zum Beispiel inden Auslauf verhindert werden kann.Beide Aufgaben haben eine gemeinsameSchnittmenge: sie sind abhängig von einergenauen und möglichst kontinuierlichenBestimmung des Schlammspiegels im Nach-klärbecken; eine manuelle Kontrolle, zumBeispiel einmal pro Tag, reicht dazu nichtaus. Diese Aufgabe ist allerdings nicht tri-vial: aufgrund des aufgewirbelten Schlam-mes im Becken ist eine exakte Bestimmungder Schlammschicht keine einfache Auf-gabe. Vielfach wird die Höhe aufgrund vonErfahrungswerten oder über eine tägliche
Sichtkontrolle geregelt. Damit ist es auf-grund der unzureichenden Sicht sehrschwierig, den Zeitpunkt des Abzuges exaktzu steuern. Für diese Aufgabe können auchautomatische Füllstandmessgeräte einge-setzt werden, die jedoch in der Praxis alsnicht besonders zuverlässig gelten. Dies istzum Teil den eingesetzten Messprinzipienund zum Teil mechanischen Problemen derGeräte geschuldet.
Alternative: SchlammspiegelmessgeräteAls Alternative zu den Füllstandmessgerä-ten gibt es spezielle Schlammspiegelmess-geräte, die typischerweise auf zwei unter-schiedlichen Messprinzipien basieren: opti-sche Verfahren (z.B. Durchlichtabsorp-tionsverfahren) und Ultraschallmessung.Die optischen Verfahren liefern im Vergleichzum Ultraschallverfahren stabilere und ge-nauere Messergebnisse, da sie nicht durchdie Verwirbelungsschichten des sich nurschwer absetzenden Schlammes sowieEchoreflexionen an der Beckenwand oderEinbauten im Becken gestört werden kön-nen. Bei diesem Verfahren wird ein TS-Sen-sor in das Medium eingetaucht und durchdie verschiedenen Absetzschichten gefah-ren, dabei wird der TS-Gehalt kontinuierlichund direkt gemessen. Der Vorteil dieses Ver-fahrens ist die Möglichkeit, die verschiede-nen Phasen im Becken durch die direkteMessung der Schlammkonzentration exakterkennen zu können. Der Betreiber kannzuvor bestimmte Konzentrationen festlegen,die die Phasen charakterisieren, zum Bei-spiel 0,1% TS-Gehalt für die Verwirbelungs-phase und 1% TS-Gehalt für den Über-schussschlamm. Beim Eintauchen durch-läuft der optische Sensor die verschiedenenPhasen und gibt ein entsprechendes Signalbeim Erreichen der Grenzschichten aus. Da-mit ist neben der Signalisierung des Füll-standes im Eindicker auch eine genaue Auf-nahme des Schlammprofils möglich.
KLÄRANLAGEN
Effiziente Automatisierung desSchlammabzugsKläranlagenbetreiber streben nach einer höheren Automatisierung der Prozesse. Damit kann die Prozesseffizienzgesteigert werden. Eine gleichbleibende Schlammqualität, die durch den automatisierten Schlammabzug desRücklaufschlammes erreicht wird, trägt zum Beispiel zur Verbesserung der Reinigungseffizienz der biologischen Stufebei. Schlammspiegelmessgeräte, die diesen Schlammabzug steuern, spielen dabei eine entscheidende Rolle.
Automatisierte Prozesse steigern die Effizienz von Kläranlagen.
m e s s - , s t e u e r - , r e g e l t e c h n i k CHEMIE PLUS 3-2012 3 5
Diese Überwachung aller Schlammschichtenim Nachklärbecken ermöglicht damit auchdie angesprochene Überwachung des Ab-setzverhaltens im Becken. So können zumBeispiel aufkommende Schlammblasen früh-zeitig erkannt und geeignete Massnahmenwie zum Beispiel die Zugabe von Flockungs-hilfsmitteln eingeleitet werden. Herkömmli-che Systeme, die lediglich den Schlammspie-gel in der Nähe des Beckenbodens messen,oder die Durchführung von sporadischenSichtprüfungen, können dies nicht leisten.Um zuverlässige Messergebnisse zu garantie-ren, ist der TS-Sensor nach jedem Messzyk-lus zu reinigen. Durch die auftretendeSchlammverschmutzung wird die Funktions-weise sowohl der optischen als auch derUltraschallmessgeräte beeinträchtigt. VieleAnwender sehen in dem anfallende Reini-gungs- und Wartungsaufwand ein entschei-dendes Argument gegen den Einsatz einessolchen Messgerätes. Daher haben dieGerätehersteller in den vergangenen Jahrenentscheidende technische Verbesserungenentwickelt, die viele der typischen Problemelösen. Etliche Geräte verfügen über eine Rei-
nigungsfunktion des Sensors, wobei die me-chanischen Varianten wie zum Beispiel Wi-scher meist störungsanfälliger sind und wie-derum eine regelmässige Wartung erfordern.Eine integrierte automatische Sprühreinigungmit Wasser ist hier meist die bessere Alterna-tive, da sie zuverlässig und wartungsarm ist.Ein häufiger Kritikpunkt ist auch die Ver-schmutzung des Kabels bei den optischen Ge-räten, das in das Becken eintaucht. Dadurchkönnen zum Beispiel Probleme beim Auf- und
Abrollen entstehen oder das Kabel kann beiFrost einfrieren. Daher wurden auch hierfürSprühreinigungen entwickelt, die bei jedemMesszyklus automatisch das Kabel reinigen.Gegen Frost wurden die Mechanismen mit in-tegrierten Heizungen ausgestattet.
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3 6 CHEMIE PLUS 3-2012 e n e r g i e t e c h n i k
rennstoffzellen wandeln chemischgebundene Energie in elektrische
Energie um und sind allgemein zur dezent-ralen Stromversorgung gedacht, als Batterie-ersatz in Fahrzeugen und tragbaren Gerä-ten, zur Energieversorgung von Einfamilien-häusern, Krankenhäusern etc. Ihr Herzstücksind zwei katalytisch wirksame Elektroden,meist aus Metall oder metallbeschichtetemKohlenstoff, die durch eine Membran ge-trennt sind und in eine Elektrolytlösung ein-tauchen. Bei der allgemein bekannten Was-serstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle wird dieAnode kontinuierlich mit gasförmigem Was-serstoff umspült, während die KathodeSauerstoff erhält. Im Verlauf der Oxidation(kalte Verbrennung) von Wasserstoff an derAnode und der Reduktion von Sauerstoff ander Kathode baut sich zwischen den beidenElektroden eine Spannung auf. Werden siedurch einen Leiter verbunden, fliesst einelektrischer Strom.Statt Wasserstoff und Sauerstoff in diesersogenannten Knallgasreaktion katalytischzu Wasser umzusetzen, können auch diver-se andere Brennstoffe oxidiert werden.
BEbenso besteht im Bereich der verwendetenKatalysatoren reichlich Forschungs- undEntwicklungspotenzial.
Innovative Zellen für neue AnwendungenAm Institut für Mikrosystemtechnik (IM-TEK) der Universität Freiburg/Brsg. er-schliesst ein interdisziplinäres Team umden Chemieingenieur Sven Kerzenmacheralternative Brennstoffe und neue katalyti-sche Systeme für Brennstoffzellen. Das Zielsind innovative Zellen für neue Anwendun-gen, zum Beispiel energieautarke medizini-sche Implantate oder Anlagen, die aus kom-munalen Abwässern elektrischen Strom ge-winnen. «Wir sind eine von weltweit dreiForschungsgruppen, die an abiotischen im-plantierbaren Brennstoffzellen arbeitet. Alleanderen Teams setzen zu diesem Zweck aufbiotische, das heisst biologische Brennstoff-zellen, in denen an Stelle von EdelmetallenEnzyme als Katalysatoren wirken.Wegen der hohen Aktivität solcher Biokata-lysatoren versprechen biotische Brennstoff-zellen eine höhere Leistung. Als Proteinesind Enzyme aber nur begrenzt stabil, wasauch die Lebensdauer der Zellen limitiert,
die sich darum eher für die Energieversor-gung von Kurzzeitimplantaten eignen, zumBeispiel für Sensoren zur kontinuierlichenBlutzuckermessung. Bei Dauerimplantatenwie Herzschrittmachern ist hinsichtlich derPatientenfreundlichkeit eine möglichst langeEnergieautonomie wünschenswert. Aktuellfunktionieren Herzschrittmacher mit einerLithiumbatterie, die nach zirka acht Jahrenin einer Operation ausgewechselt werdenmuss», positioniert sich Sven Kerzenmacher.Für den im Rahmen seiner Doktorarbeit ent-wickelten Prototyp einer abiotischen Brenn-stoffzelle, welche elektrische Energie durchdie Platin-katalysierte Oxidation von im Blutgewissermassen unerschöpflich vorhandenerGlukose (Blutzucker) zu Glukonsäure ge-winnt, bisher aber nur in vitro, d.h. ausser-halb des Körpers in neutraler, den Bedingun-gen im Körper angenäherter Glukoselösungfunktioniert, wurde ihm im Sommer 2011der Förderpreis des Freiburger Forums fürAngewandte Informatik und Mikrosystem-technik e.V. verliehen.
MIKROSYSTEMTECHNIK
Brennstoffzellen ernten Energiein Blut und AbwässernFreiburger Mikrosystemtechniker möchten in Brennstoffzellen Bioenergieträger verwenden, die gratis zur Verfügungstehen – häufig wasserhaltig oder verdünnt (Klärschlämme, Abwässer, Küchenabfälle, Reste aus der Lebensmittel-produktion etc.). Der Einstieg ist eine Brennstoffzelle, die Blutzucker oxidiert und medizinische Implantate dauerhaftantreiben soll.
B E A TE P E I S E L E R - S U T TE R
Schema derimplantierbarenBrennstoffzelle.
(Bild: IMTEK)
Dr. Sven Kerzenmacher entwickelt mit seinem Teamam IMTEK innovative Brennstoffzellen.
(Bild: B. Peiseler-Sutter)
CHEMIE PLUS 3-2012 3 7
«Historische» Zelle optimiertKerzenmachers Zelle erreicht derzeit Energieleistungen von fünfMikrowatt pro Quadratzentimeter Elektrodenfläche. Ein Herz-schrittmacher braucht etwa zehn Mikrowatt; es ist darum denkbar,die Zelle später direkt auf das Herzschrittmachergehäuse aufzu-bringen, zum Beispiel durch eine galvanische Abscheidung derPlatinelektroden auf einem Gehäuse aus Titan.Bei seiner Forschung konnte der Freiburger Wissenschaftler auffrühe Versuche der Industrie zurückgreifen. Nachdem 1958 dererste implantierbare batteriebetriebene Herzschrittmacher auf denMarkt gekommen war, wurde bei Siemens in den 60er- und 70er-Jahren bereits an implantierbaren Glukosebrennstoffzellen zurEnergieversorgung solcher Geräte gearbeitet. Mit zunehmendenFortschritten bei der Batterieentwicklung wurden diese Anstren-gungen aber eingestellt. Anhand der mageren Hinweise aus derLiteratur baute Kerzenmacher eine der «historischen» Brennstoff-zellen – eine Zelle auf Basis Hydrogel-gebundener und mit Platinbeschichteter Kohlepartikel – nach, die sich als zu wenig leistungs-fähig herausstellte.In der am IMTEK optimierten Zelle wird auf das chemisch instabileHydrogel verzichtet. Beide Elektroden werden aus Raney-Platin-Fil-men hergestellt, die Anode erhält eine extra grosse Oberfläche. Ra-ney-Platin ist eine hochporöse Form von Platin, die zum Beispielbeim Herauslösen des unedlen Metalls aus Legierungen von Pla-tin-Aluminium, Platin-Zink, oder Platin-Kupfer mithilfe von Säureoder Lauge entsteht.Die Zelle wurde wie ein Sandwich aufgebaut. Auf der Oberseitebefindet sich die Kathode im direkten Kontakt mit dem blutver-sorgten Gewebe und darin enthaltenem Sauerstoff. Damit dieGlukose zu der durch eine Membran abgetrennten, darunterliegen-den Anode vordringen kann, wurde die Kathode auf einem dankfotolithografisch hergestellter Mikrolöcher durchlässigen Sili-ziumträger realisiert. Die Leistungsdichte der Zelle konnte so ge-genüber dem historischen Nachbau um 30 Prozent gesteigert wer-den. Die Forscher testen die Brennstoffzellen seit Kurzem auch infrischem Schweineblut und -plasma, was ganz neue Herausforde-rungen mit sich bringt. Durch die Anlagerung von Reaktionspro-dukten und Blutbestandteilen wie Aminosäuren kommt es an denElektroden zum Aktivitätsverlust, dem mit polymeren Schutz-schichten und anderen Oberflächenmodifikationen begegnet wird.Neben Glukose wird auch über andere körpereigene Energieträgerwie Harnstoff diskutiert. «Die neuen Experimente werden zeigen,welche Blutinhaltstoffe die Energiegewinnung steigern und welchesie stören», so der Chemieingenieur. Bei der Simulation der kom-plizierten Diffusions-, Transport- und Transformationsprozesse inden porösen Strukturen wird er von seinen Kolleginnen und Kolle-gen am Lehrstuhl für Anwendungsentwicklung von Prof. RolandZengerle, Experte für Mikrofluidik und Lab-on-a-Chip-Konzepte,unterstützt.
Interdisziplinäre ForschungsgruppeKerzenmacher leitet am IMTEK selbst eine interdisziplinäre For-schungsgruppe, zu der eine technische Umweltschutzingenieurin,eine Biologin, eine Biotechnologin, ein Chemiker und mehrere Mik-rosystemtechnikstudenten gehören. Ausser Blut möchte das Teamin Zukunft noch andere wässrige Bioenergieströme anzapfen undsetzt in diesem Zusammenhang, anders als bei der implantierbarenGlukosebrennstoffzelle, auf leistungsfähige Biokatalysatoren wie En-zyme, die dem System regelmässig neu zugeführt werden müssten,
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3 8 CHEMIE PLUS 3-2012 f a c h r u b r i k e n
und ganze Mikroorganismen, die den Vorteilhaben, sich selbstständig zu vermehren. Zu-sammen mit dem Mikrobiologen JohannesGescher, bis vor Kurzem noch Nachwuchs-gruppenleiter am Institut für Mikrobiologieder Universität Freiburg, nun Professor amKarlsruher Institut für Technologie (KIT),hatte Kerzenmacher 2009 beim Ideenwettbe-werb Bioenergie des Bundesministeriums fürBildung und Forschung (BMBF) mitgemacht.Für die Realisierung ihrer Idee EmBBark(hocheffiziente mikrobielle Brennstoffzellenauf Basis regenerativer Kohlenstoffquellen)wurden den beiden Nachwuchswissen-
schaftlern über fünf Jahre insgesamt 1,3 Mio.Euro Fördermittel zugesagt.Ihr Ziel sind mikrobielle Brennstoffzellen, indenen Bioabfälle, zum Beispiel aus der Zu-ckerindustrie, oder auch kommunale Ab-wässer, reich an organischen Komponenten,oxidiert werden. Derzeit laufen die Vorbe-reitungen, u.a. muss die modular aufgebau-te Messtechnik aus der Glukosebrennstoff-zellenforschung adaptiert werden. Diesmalkommen preiswerte Aktivkohle-Elektrodenzum Einsatz, auf der Anode sollen geeigneteMikroorganismen angesiedelt werden, diees zuvor auszuwählen gilt. Die Gruppe von
Johannes Gescher erforscht am KTI exo-elektrogene Bakterien – in Sedimenten le-bende Geobacter-Spezies und Shewanella-Marinebakterien – die ihre Energie aus derOxidation organischer Verbindungen bezie-hen und die dabei frei werdenden Atmungs-elektronen statt auf Sauerstoff auf zellexter-ne Substrate wie Eisenverbindungen über-tragen können (dissimilatorische Metallre-duktion). Die dieser Fähigkeit zugrundelie-genden Mechanismen sind derzeit Gegen-stand intensiver Untersuchungen. 2005 wa-ren zum Beispiel bis dahin unbekannteelektrisch leitende Proteinfäden entdeckt
worden, die den Bakterien mög-licherweise dazu dienen, ent-fernte Eisenverbindungen zu er-reichen. «Der Einsatz exoelek-trogener Bakterien, von deneneinige ihre Atmungselektronenauch auf Kohlenstoff übertragenkönnen, ermöglicht es, die mik-robielle Energiegewinnung andie Produktion von Strom zukoppeln. Die Bakterien könntenauf der Anode Biofilme bildenund die Elektronen direkt an dieElektrode abgeben», erklärt Ker-zenmacher.
Bakterien produzieren Stromaus BrauereiabwässernWas den Bau eines Prototypsangeht, ist er zuversichtlich,schon in drei Jahren soweit zusein und verweist auf eine ähn-lich geartete Pilotanlage der aus-tralischen Bierbrauerei Foster’sin Yatala/Queensland, die inZusammenarbeit mit Forschernder University of Queenslandentwickelt wurde und 2007 als«Bier-Batterie» für Schlagzeilensorgte. Die Bakterien bauen inden Brauereiabwässern Alkohol,Stärke, Zucker und andere orga-nische Verbindungen ab, dabeientstehen Elektrizität, Wasserund Kohlendioxid. Für diejeni-gen, die sich aus erster Handüber Neuigkeiten auf demTrendforschungsgebiet Mikrobi-elle Brennstoffzellen informie-ren möchten: Die gut vernetzteSzene tauscht sich regelmässigbei der International MicrobialFuel Cell Conference aus(http://www.microbialfuel-cell.org). ■
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as Fieber, das verursacht wird durcheine Materie, die fault» (Hippokra-
tes, 400 v.Chr.) stellt auch in modernenZeiten ein grosses Problem dar (1). Täglichsterben in der Schweiz 18 Menschen an ei-ner Sepsis; weltweit sind es 1400. Und eskommt noch schlimmer: In den letzten bei-den Jahrzehnten hat die Sepsissterblichkeitdeutlich zugenommen – eine Folge der de-mografischen Entwicklung.
Sepsis – ein altbekanntes PhänomenBereits vor etwa 100 Jahren – 1914 – hatder Internist Hugo Schottmüller die nochheute gültige Definition der Blutvergiftunggegeben: «Eine Sepsis liegt dann vor, wennsich innerhalb des Körpers ein Herd gebildethat, von dem konstant oder periodisch pa-thogene Bakterien in den Blutkreislauf ge-langen, und zwar derart, dass durch dieseInvasion subjektive und objektive Krank-heitserscheinungen ausgelöst werden.» Eininfektiöser Fokus ist somit Ausgangsort ei-ner anhaltenden Keimeinschwemmung indie Blutbahn (2).Der Sepsisherd liegt häufig im Urogenital-trakt, in der Haut, im Hals-Nasen-Ohren-Be-reich, in der Lunge, im Darmtrakt oder inden Gallenwegen. Erreger sind vorwiegendgramnegative Bakterien wie Escherichia coliund andere Stäbchenbakterien (Klebsiella,Proteus, Enterobacter), seltener gramposi-tive Bakterien wie Staphylokokkus aureusoder Streptokokken. Warum es von eineminfektiösen Herd aus einmal zu einer Sepsiskommt und das andere Mal nicht, ist nichtvollständig geklärt. Dem Verhältnis vonMenge und Aggressivität der Keime auf dereinen und von Abwehrkräften des Organis-mus auf der anderen Seite scheint einewichtige Bedeutung zuzukommen.Gefährdet sind Menschen, die mit Immun-suppressiva oder Zytostatika behandeltwurden, die Implantate erhielten, die frischoperiert wurden oder die an Diabetes melli-
D
tus, Krebs oder Leberzirrhose leiden. Auchbei Hochbetagten und Frühgeborenen istdas Risiko, eine Sepsis zu entwickeln, deut-lich erhöht.
Von Anfang bis Ende brandgefährlichDie Sepsis wird in ihrer Bedrohlichkeit vonvielen Menschen unterschätzt. Oftmals wirdsie nicht rechtzeitig erkannt, und es verge-hen mehrere Stunden oder sogar Tage biszur Diagnose (3). Denn die Symptome sindvor allem zu Beginn nicht eindeutig: Berich-tet ein Betroffener über Unwohlsein, Fieberoder Herzklopfen, gehen die meisten ehervon einem harmlosen Infekt aus als von ei-ner schweren Erkrankung. Obwohl es sehrschwierig sein kann, eine beginnende Sepsiszu diagnostizieren, ist es andererseits sehrwichtig, eine Sepsis frühzeitig zu erkennen,weil sie sich innerhalb weniger Stundendrastisch verschlimmern kann. Nahezu re-gelmässig ist der Kreislauf infolge einer toxi-schen Beeinträchtigung des Kreislaufzent-
rums im verlängerten Mark in Mitleiden-schaft gezogen. Der Puls ist beschleunigtund klein, besonders bei hohem Fieber so-wie während und nach Schüttelfrösten, diemitunter sogar einen Kollaps hervorrufen.Es kann zu schweren Komplikationen kom-men. So können die vom septischen Herdan die Blutbahn abgegebenen Keime sich inanderen Gebieten des Körpers ansiedelnund dort Schäden hervorrufen.Die Blutvergiftung kann schliesslich zumseptischen Schock führen: Der Blutdrucksinkt stark ab und der Puls wird schnell.Die Sterblichkeitsrate des septischen Schocksliegt bei 60–70 Prozent (2). Bakterielle To-xine und aus Immunzellen freigesetzte Me-diatorsubstanzen setzen ein komplexes Ge-schehen in Gang, das Organe wie Leber,Niere, Herz oder Lunge zerstören kann. Fal-len gleichzeitig oder rasch aufeinanderfol-gend zwei oder mehr lebensnotwendige Or-gane aus, spricht man vom Multiorganver-sagen (MOV).
Komplexe Netzwerke aus Toxinen undMediatorsubstanzenSeit Schottmüller 1914 die Sepsis erstmaligbeschrieb, sind zahlreiche neue Erkenntnis-se über das Krankheitsgeschehen hinzuge-kommen. Mittlerweile ist bekannt, dassBakterien hochgiftige Stoffe ausstossen –wie Endotoxine, Peptidoglykan, Superanti-gene oder Porenbildner. Diese Substanzenentfalten ihre zerstörerischen Wirkungenauf vielfältige Weise. Die Toxine schädigennicht nur direkt die Organe, sondern akti-vieren auch Immunzellen – wie Granulo-zyten, Monozyten und Makrophagen.Bei gramnegativer Sepsis sind vor allem En-dotoxine für das Krankheitsgeschehen ver-antwortlich. Zusammen mit Phospholipidenund Proteinen bilden diese amphiphilen Li-popolysaccharide (LPS) die äussere Memb-ran gramnegativer Bakterien. Bei verschie-denen Bakterien unterscheiden sich die En-dotoxine in der Zusammensetzung und
BLUTVERG I FTUNG
Unheilvolle Geschehnisseim KörperinnerenEine spät erkannte Blutvergiftung endet häufig tödlich – bis zu 70 Prozent der Betroffenen sterben auf derIntensivstation. Wird die Sepsis rechtzeitig erkannt, steigen die Chancen, das bedrohliche Zusammenspiel zwischenKeimen und selbstzerstörerischen Reaktionen des Immunsystems zu stoppen.
C L A U D I A B O R C H A R D - TU C H
Abb 0: Mögliches Sepsis-Symptom: Geht die Blutver-giftung von einer Hirnhautentzündung durch Meningo-kokken aus, können sich charakteristische Flecken(Petechien) auf der Haut bilden. (Bild: Wikipedia)
Länge der Polysaccharidketten. Der Lipid-anteil, genannt Lipid A, ist jedoch in allenMolekülen gleich (Abb. 2). Lipid A ist ver-antwortlich für die toxische und immunsti-mulatorische Wirkung der Endotoxine (6).Eine Komplexbildung mit dem Lipopolysac-charide-Binding Protein (LBP) verstärkt dieToxizität des Endotoxins erheblich. LBP istein Protein, das hauptsächlich von Leber-zellen produziert wird. Der LPS-LBP-Kom-plex reagiert mit dem sich in den Membra-nen verschiedener Immunzellen befinden-den Glykoprotein CD14. Daraufhin setzendie Immunzellen aggressive Mediatorsubs-tanzen frei, die Bakterien vernichten undToxine inaktivieren und so den Körperschützen sollen (2). Diese Situation ist je-doch hochgefährlich: Die aggressiven Subs-tanzen breiten sich über den ganzen Körperaus und lösen eine systemische Inflammati-on (Entzündung) aus. Eine überschiessendeProduktion der Substanzen kann lebens-wichtige Organe erfassen und zu einemMultiorganversagen führen.Innerhalb der Vielzahl freigesetzter Media-toren ist eine Ordnung erkennbar. PrimäreMediatoren sind proinflammatorische Zyto-kine wie der Tumornekrosefaktor?, Inter-leukin-1 (IL-1), IL-6, IL-12 und IL-18. Wer-den diese Mediatoren von den Immunzellenabgegeben, kommt es nachfolgend zu einerFreisetzung zahlreicher Protein- und Lipid-mediatoren. Hierbei werden unter anderemdas Komplement- und das Gerinnungssys-tem aktiviert. Das Komplementsystem dientder Abwehr von Krankheitserregern undlöst entzündliche Reaktionen aus. Das Ge-rinnungssystem soll Verletzungen in Blutge-fässen zuverlässig abdichten. Bei einer Ver-letzung aggregieren Thrombozyten inner-halb kürzester Zeit; anschliessend kommt eszur Aktivierung des Gerinnungssystems.Hierbei bildet sich Fibrin, dessen Fäden denThrombozytenpfropf verfestigen. Bei jederSepsis besteht die Gefahr einer schwerenGerinnungsstörung. Hierbei bilden sichzahlreiche feste Blutpfropfen, die auch klei-ne Gefässe verschliessen können.Sekundäre Mediatoren sind unmittelbar fürdie zellschädigenden Wirkungen verant-wortlich. Zu den sekundären Mediatorenzählen reaktive Sauerstoffverbindungen,Stickoxid (NO) und Arachidonsäuremetabo-liten (6). Eine zu hohe Produktion dieseraggressiven Substanzen schädigt die Organedes Betroffenen und trägt damit entschei-dend zur Schwere des Krankheitsverlaufesund zur Ausbildung eines Multiorganversa-gens (MOV) bei (2).
Je länger eine Sepsis dauert, desto höher istdie Gefahr, dass sich aus der «Toxinkrank-heit» eine mit Antibiotika allein nicht mehrbeherrschbare, lebensbedrohliche «Media-torkrankheit» entwickelt. Neben der anfäng-lich überschiessenden, systemischen In-flammationsreaktion kommt es hierbei imweiteren Verlauf zunehmend zu einer Im-munsuppression («Immunparalyse»), diedurch eine gesteigerte Produktion antiin-flammatorischer Mediatoren wie IL-4, IL- 10und IL-13 ausgelöst wird (2).
Im LaborDie Zahl der Leukozyten weicht zumeistvon der Norm ab, kann erhöht (Leukozyto-se) oder erniedrigt (Leukozytose) sein (3).Wichtige Laborparameter, die mit der Stär-ke der systemischen Inflammation korrelie-
ren, sind unter anderem Interleukin 6 und8, Procalcitonin (PCT) und das C-reaktiveProtein (CRP) (Kasten). PCT wird unternormalen Bedingungen von den C-Zellender Schilddrüse gebildet. Endotoxine gram-negativer Bakterien sind der stärkste Stimu-lator für eine PCT-Freisetzung bei Sepsis.Die biologische Funktion des PCT ist bisheute nicht geklärt. Sicher ist nur, dass PCTbei Sepsis in nahezu allen Geweben gebildetwird (5). CRP ist ein Protein, dessen Blut-spiegel im Rahmen entzündlicher Reaktio-nen ansteigt. Es kann das Komplementsys-tem aktivieren. Die Blutwerte lassen aucherkennen, ob Organfunktionen bereits ge-stört sind. Eine Erhöhung des Serumkreati-nins weist beispielsweise auf eine Störungder Nierenfunktion hin.Charakteristisch für eine Sepsis sind:■ Anämie, Leukozytose (anfänglich oft
normale Leukozytenzahl oder Leukope-nie), evtl. Thrombozytopenie
■ Erreger im Blut (in etwa 50 Prozent derFälle Nachweis möglich)
■ Senkungsbeschleunigung, CRP erhöht■ Procalcitonin erhöht (>3 ng/ml)■ IL-6 und IL-8 erhöhtBlutkulturen, in denen nach dem Erregergesucht wird, müssen schnellstmöglich vorEinleitung einer antimikrobiellen Therapieabgenommen werden.
Therapie nach MassDie Sepsis ist ein komplexes Krankheitsge-schehen, das der Therapie zahlreiche An-griffspunkte bietet. Kausale Therapieverfah-ren zielen darauf ab, die Erreger zu vernich-ten, supportive Massnahmen stärken denPatienten. Im Wesentlichen ruht die Thera-pie auf vier Säulen:■ Fokussanierung■ Antiinfektiöse Therapie■ Kreislaufstabilisierung■ Ersatz beziehungsweise Sicherung von
OrganfunktionenZumeist muss der Patient in einem Kran-kenhaus, oftmals auf der Intensivstation,behandelt werden.Fokussanierung: Wenn möglich, sollte derInfektionsherd entfernt werden. Dies ge-schieht zumeist in einer chirurgischen Ab-teilung.Antiinfektiöse Therapie: Ein wesentlichesRisiko, an einer Sepsis zu versterben, isteine zu Beginn inadäquate Antibiotikathera-pie. «Adäquate Therapie» umfasst jedochnicht nur die Wahl des richtigen Antibioti-kums, sondern auch die schnellstmöglicheEinleitung der Therapie. So untersuchte ei-
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Abb.1: Endotoxin-Struktur: Alle Endotoxine enthaltenein einheitliches Lipid, genannt Lipid A, und ein kova-lent gebundenes Polysaccharid. Das Polysaccharidsetzt sich aus einem Kernoligosyccharid («inner» und«outer core») und der sogenannten O-spezifischenKette zusammen, deren Zusammensetzung charakte-ristisch für jedes Bakterium ist. (Bild. Wikipedia)
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ne Studie, von welcher Bedeutung die ver-spätete Einleitung einer antimikrobiellenTherapie bei Patienten mit septischemSchock ist. Es zeigte sich, dass mit jederStunde Verspätung die Sterblichkeit um et-wa 7 Prozent zunahm (5).Nach der Blutabnahme zur Bestimmung derErreger sollte der Arzt daher frühestmöglich(innerhalb einer Stunde) ein Antibiotikumgeben. Da ein zuverlässiges mikrobiologi-sches Ergebnis frühestens nach 24–48 Stun-den vorliegt, muss mit einer möglichst brei-ten antibiotischen Behandlung begonnenwerden (8).Bei der Entscheidung, mit welchem Antibio-tikum begonnen werden sollte, spielt dieResistenz eine wichtige Rolle. Seit Mitte der1990er-Jahre haben bei allen wichtigen Kei-men die Resistenzen gegen Standardantibio-tika zugenommen. Hierbei kommt den met-hicillinresistenten Staphylokokkus aureus-Stämmen (MRSA) (Abb. 2), den vancomy-cinresistenten Enterokokken (VRE) und dengegen Ceftazidim, Ciprofloxacin oder Carba-penem resistenten Pseudomonaden eine be-sondere Bedeutung zu (5).Zur antibiotischen Initialtherapie werden
drei Substanzgruppen empfohlen (5):■ Piperacillin ±Laktamaseinhibitor■ ein Pseudomonas-wirksames Cephalospo-rin (Ceftazidim oder Cefepime)
■ ein Pseudomonas-wirksames Carbapenem(Imipenem oder Meropenem)
Die Pseudomonas-wirksamen Fluorchino-lone werden aufgrund der Resistenzent-wicklung vor allem im gramnegativen Be-reich nicht mehr zur Initialtherapie empfoh-len. Zur gezielten Behandlung bei nachge-wiesener Sensibilität des Erregers sind siejedoch nach wie vor geeignet (5). Neue Ti-gecyclin ist eine Weiterentwicklung der Tet-razykline. Es wirkt gegen ein breites Spekt-rum von grampositiven und gramnegativenErregern. Zum Spektrum gehören auchMRSA und VRE. Eine ähnlich hohe Wirk-samkeit besteht auch gegen gramnegativeErreger wie Escherichia coli. Die Wirkungist unabhängig davon, ob die Erreger ss-Lactamasen bilden oder nicht. Daptomycinist ein zyklisches Lipopeptid, das über einenverstärkten Kaliumausstrom aus der Bakte-rienzelle bakterizid wirkt. Es wirkt aus-schliesslich bei grampositiven Erregern, ins-besondere bei MRSA oder VRE.
Frühzeitige Herz-Kreislauf-Therapie: Miteiner innerhalb der ersten sechs Stundenauf der Notaufnahme begonnenen Volu-men- und Katecholamintherapie liess sichbei Patienten mit schwerer Sepsis und septi-schem Schock die 28-Tage-Sterblichkeit imVergleich zur «konventionellen Intensivthe-rapie» von 49 Prozent auf 33 Prozent sen-ken (2).Unterstützung der Organe: Bei einerschweren Sepsis gerät der Stoffwechselmassiv aus dem Gleichgewicht. Mithilfeverschiedener Massnahmen und Medika-mente müssen die Organfunktionen auf-rechterhalten oder vorübergehend ersetztwerden.
Neue ErkenntnisseLow-dose-Hydrokortison: Im septischenSchock kann es zu einer relativen Nebennie-renrindeninsuffizienz kommen: Der Körperbenötigt mehr Glukokortikoide als ihm dieNebennierenrinde zur Verfügung stellt. Diesist unter anderem darauf zurückzuführen,dass im Schock die Zahl zellulärer Glukokor-tikoidrezeptoren abnimmt, sodass die Wirk-stärke der Glukokortikoide abnimmt. Da die
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Glukokortikoidrezeptorzahl mit dem mittle-ren arteriellen Blutdruck korreliert, ging mandavon aus, dass die Abnahme der Glukokor-tikoidrezeptoren zur hämodynamischen In-stabilität im septischen Schock beiträgt. Umdie erworbene Glukokortikoidresistenz zuüberwinden, wurden Hydrokortisondosenvon 200–300 mg/Tag gegeben (2).Die CORTICUS-Studie kam jedoch zum Er-gebnis, dass Hydrokortison die Sterblichkeitvon Patienten im septischen Schock nichtbeeinflusst (3). Da neben einer höherenZahl an Superinfektionen auch eine erhöhteRate an Hyperglykämien (erhöhte Glucose-spiegel) und Hypernatriämien (erhöhte Nat-riumspiegel) unter Hydrokortisongabe auf-traten, empfahlen die Autoren der Studie,Hydrokortison nicht mehr in der Routine-therapie von Patienten mit septischemSchock zu verwenden (11).
Rekombinantes, aktiviertes Protein C:Drotrecogin alfa («Xigris») ist eine rekombi-nante Form des natürlicherweise im Plasmavorkommenden aktivierten Protein C, vondem es sich nur durch einzelne Oligosac-
charide im Kohlenhydratteil des Mo-leküls unterscheidet. Drotrecogin alfahemmt die Blutgerinnung durch In-aktivierung der GerinnungsfaktorenVa und VIIIa. Da bei Sepsis dieGefahr besteht, dass sich Thrombenin kleinen Gefässen bilden und sodas Multiorganversagen begünstigtwird, ging man davon aus, dassDrotrecogin alfa diesen gefährlichenVerlauf aufhalten kann.Die zunächst positiven Ergebnisseder PROWESS-Studie (PROtein-CWorldwide Evaluation in Severe Sep-sis), in der Xigris eine signifikanteVerbesserung der 28-Tages-Gesamtmortali-tät zeigte, konnten jedoch in der nachfol-genden PROWESS-SHOCK-Studie nicht be-stätigt werden. Das Nutzen-Risiko-Profilwurde daraufhin infrage gestellt. Im Jahr2011 nahm der Hersteller das Präparat welt-weit vom Markt (12).
Kein sicherer SchutzEinen sicheren Schutz vor einer Blutvergif-tung gibt es derzeit nicht. Keime finden sich
schliesslich überall. Und warum eine Infek-tion in einem Fall ausheilt und im anderenzur Sepsis führt, ist letztendlich nicht ge-klärt. ■
ORIGINALPUBLIKATIONENDie ausführliche Literaturliste zu diesem Arti-kel senden wir Ihnen auf Anfrage gerne zu:[email protected]
> Der Messgerätehersteller LABOM bietet den Druck-messumformer/Druckschalter PASCAL CS jetzt auchmit einem Dünnfilm-Messsystem für die Messbereichevon 0…60 bar bis 0…400 bar an. Sämtliche Funktio-nen des Geräts, das messen, anzeigen und schaltenkann, stehen damit ab sofort auch für den Hochdruck-bereich zur Verfügung. Anwender aus den BranchenChemie, Petrochemie, Verfahrens- und allgemeine Pro-zesstechnik profitieren damit von einem deutlich erwei-terten Einsatzbereich. Bisher war der Druckmessumfor-mer lediglich mit einem piezoresistiven Messsystem fürMessbereiche bis 40 bar erhältlich. Die Geräte mit demneuen Dünnfilm-System entsprechen standardmässig der Schutzart IP67.Auf Kundenwunsch kann Labom ab sofort auch die piezoresistive Versionin Schutzart IP67 liefern. Der PASCAL CS eignet sich für die Messung ab-soluter und relativer Drücke von Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten. Dankseines hygienischen Designs nach EHEDG-Empfehlungen kommt derDruckmessumformer auch in der Lebensmittel-, Pharma- und biotechnolo-gischen Industrie zum Einsatz. Der PASCAL CS ist spezifiziert für Prozess-temperaturen von -20…100°C bei einer Genauigkeit von 0,2 Prozentund liefert ein Ausgangssignal von 4…20mA in 2-Leiter-Technik. Er ist miteiner Vielzahl verschiedener Prozessanschlüsse verfügbar und lässt sich inbeliebiger Lage einbauen. Die LED-Anzeige des PASCAL CS ist zudem um180° spiegelbar, was auch bei Überkopf-Einbau in beengten Platzverhält-nissen ein bequemes und sicheres Ablesen der Messdaten ermöglicht.
Multifunktionaler Druckmessumformerfür Hochdruck bis 400 bar
> Der neue Mikrowellensynthesereaktor Mono-wave 300 bietet zahlreiche einzigartige Spezifika-tionen, die es Synthesechemikern ermöglichen,neue Wege in der Methodenentwicklung zu be-schreiten. Mit einem leistungsstarken 850-W-Mag-netron und einem speziell gestalteten Mikrowel-lenapplikator lassen sich höchste Felddichten er-zeugen, die ausserordentliche Aufheizraten ver-schiedenster Lösungsmittel ermöglichen. Sowohlpolare als auch häufig verwendete schlecht ab-sorbierende Lösungsmittel wie Toluol oder Dioxankönnen in kurzer Zeit bis weit über den Siede-punkt erhitzt werden. Diese Entwicklungen und die grosszügigen Betriebs-grenzen von 300 °C und 30 bar lassen neue Synthesestrategien zu – undin der Folge noch effizientere Mikrowellensynthesen. Im Monowave 300können zwei Gefässtypen mit einer Füllkapazität von 2 ml bis 20 ml ver-wendet werden. Somit ergibt sich bereits mit diesem kompakten Systemeine 10-fache Skalierbarkeit für Reaktionen bis in den Gramm-Massstab.Mit einem IR-Sensor und einem Drucksensor, der in den Gerätedeckel in-tegriert ist, werden die wichtigsten Reaktionsparameter bei jedem Experi-ment überwacht. Eine simultane Temperaturmessung in der Reaktionsmi-schung mit einem optionalen Rubinthermometer garantiert äusserste Ge-nauigkeit für Optimierungen. Ein ausgeklügelter Software-Algorithmussorgt für eine exakte Reaktionsführung.
Monowave 300: Neue Wege in der Mikro-wellen-assistierten Synthese
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> Das magnetisch-induktive Durchfluss-messgerät (MID) OPTIFLUX 5300 verfügtüber ein Messrohr aus einer nahezu diamant-harten Hochleistungskeramik mit eingesinter-ten Cermet-Elektroden. Cermet ist die Be-zeichnung für einen Verbundwerkstoff ausKeramik und Metall. Beim Sinterprozess ver-bindet sich der keramische Anteil der Elektro-de mit der umgebenden Keramik, währendder Metallanteil, in diesem Fall Platin, im Hin-blick auf mechanische und elektrische Eigenschaften optimal eingebettetwird. Das Ergebnis ist eine homogene, stoffschlüssige Werkstoffverbin-dung ohne Fügezone und ohne Spalt (potenzielle Leckstelle) zwischenMessrohr und Elektrode – das Messrohr ist von Stirnseite zu Stirnseite eineinziges Werkstück, welches wie «aus einem Guss» gefertigt wird. EinDurchflussmessgerät mit keramischem Messrohr wird insbesondere dorteingesetzt, wo beim Einsatz von PFA-, PE- oder PTFE-Auskleidungen kei-ne langen Standzeiten oder keine ausreichende Sicherheit zu erwartensind und wo gleichzeitig eine einzigartige Kombination der folgendenEigenschaften gefragt ist: Korrosionsbeständigkeit, Abrasionsbeständig-keit, Formstabilität, Temperaturwechselbeständigkeit, Vakuumbeständig-keit, Diffusionsdichtheit sowie Leckagesicherheit. OPTIFLUX 5300 ist alsSandwich-(DN25…100) und Flanschversion (DN15…300) verfügbar. Es istder einzige auf dem Markt verfügbare Keramik-MID mit Flanschen.
Alles auf einmal: Hochleistungskeramik inDurchflussmessgeräten
> Mit der WinGPC UniChrom Software stehtein neues Makromolekulares Chromatogra-phie-Daten-System (MCDS) zur Echtzeit-Da-tenerfassung und automatischen und interak-tiven Analyse von Polymeren, Biopolymerenund Proteinen zur Verfügung. Diese Softwaremit HPLC/CE/GC-Quantifizierung ist geeignetfür alle marktüblichen Systeme (Detektoren,Autosampler, Pumpen). Die WinGPC Uni-Chrom ist konform mit GPC-Normen ISO/EN13885, DIN 55672 und ASTM D 5296-05. Die komplette Software ist auchvor Ort validierbar. Weitere Eigenschaften der WinGPC Unichrom:■ automatische Bestimmung der Messunsicherheit für alle Messgrössen■ Projektmanager mit Probendatenbank und leistungsstarken Such-funktionen
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4 4 CHEMIE PLUS 3-2012 p r o d u k t e
> Elobau erweitert die Joystickreihe um einendurchdachten und kompakten multiaxialenJoystick. Der J1 Joystick ist aufgrund seinersehr kompakten Bauweise ideal für einen Ein-satz in kleinen Bedienpanels wie Armlehnenund Fernsteuerungskonsolen geeignet. Dieberührungslos arbeitende Halltechnologie er-möglicht eine präzise Ansteuerung bei hoherSchutzart. Deshalb wird dieses Joystickmo-dul zur Kranfernsteuerung, Mikroskopie, Ro-botersteuerung sowie in der Medizintechnikeingesetzt. Für sicherheitskritische Anwen-dungen kann die Elektronik redundant, dasheisst mit getrennter Versorgungsspannung, ausgeführt sein. Die Knauf-varianten mit zusätzlicher Drucktaste oder einer dritten, sogenanntenZ-Achse, ermöglichen das Ansteuern weiterer Zusatzfunktionen. Die wich-tigsten Eigenschaften:■ platzsparende Bauweise■ hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer aufgrund kontaktloser
Hall-Technologie■ integrierte dritte Achse oder Taste im Griff■ ratiometrisches Ausgangssignal 0,5 ... 4,5 VDC■ hohe Schutzart IP67 für raue Bedingungen■ Temperaturbereich –40°C bis +85°C■ EMV-Festigkeit für Kfz-Bereich: Feldeinstreuung 200 V/m
> Horiba Scientific stellt seinen neuen undstark erweiterten Katalog mit Standardsvon SpexCertiPrep vor. Neben der ge-wohnt umfangreichen Auswahl an Stan-dards für die ICP-OES, ICP-MS oderIonenchromatographie sowie Lösungenfür ionensensitive Elektroden sind über120 Standards für die Trinkwasser- undAbwasseruntersuchung neu im Programmaufgenommen worden. Hierzu zählen z.B.Standards zur Überprüfung der Härte voneinfachen und komplexen Nährstoffen, zurBestimmung des BODs, Säuregehalt, Restchlor, der Trübung und Farbevon Metallspuren, oder aber auch von absetzbaren Feststoffen, um nureinige zu nennen. Neben Standards zur Überprüfung der anorganischenParameter werden auch Standards zur Bestimmung organischer Parame-ter angeboten. Hierunter fallen z.B. Standards zur Überprüfung des Phe-nolindex von Herbiziden und Fungiziden, von Aromaten und polyzyklischenKohlenwasserstoffen (PCBs), Carbamaten, aber auch zu Dioxinen undExplosivstoffen. Selbstverständlich werden auch diese Standards miteinem aussagekräftigen Zertifikat geliefert. Sollte in dem umfangreichenAngebot kein für einen speziellen Bedarf geeigneter Standard zu findensein, bietet Horiba Scientific die Möglichkeit, massgeschneiderte kunden-spezifische Standards anzufertigen.
Über 120 neue Standards für die Trinkwasser-und Abwasseruntersuchung
> Zur Sicherstellung einwandfreierEndprodukte im Betrieb von pharma-zeutischen und biochemischen Anla-gen ist die Reinigung und Sterilisationvon Rohrleitungen, Armaturen, Behäl-tern und Reaktoren essentiell. Diesstellt sehr hohe Anforderungen an dieRegelung und Ausrüstung: Die Wahlder optimalen Kondensatableiter spieltfür die Stabilität des Prozesses wieauch für die benötigten Reinigungszei-ten eine wichtige Rolle. Die Edelstahl-Sterilkondensatableiter SMK 22, SMK22-51 und SMK 22-81 eignen sich mitihrer hochwertigen Regelmembrane ideal für SIP-Anwendungen. Sie sor-gen sowohl für die notwendige Abtötung von Mikroorganismen durch eineschnelle Aufheizperiode als auch für eine straufreie Ableitung. Aufgrund ih-rer geringen Oberflächen sind sie in der Lage, rasch auf sich änderndeTemperaturen oder Betriebszustände zu reagieren. Der totraumarmeMembranregler bietet wenig Angriffsfläche für Ablagerungen oder Verunrei-nigungen, was bei richtiger Auswahl und Dimensionierung des Kondensa-tableitersystems ein sicheres und zuverlässiges Sterilisieren gewährleistet.
Kondensatableiter für Steril- undAseptikanwendungen
> Julabo bringt mit den neuen PRES-TO eine komplett neue Generationhoch dynamischer Temperiersystemeauf den Markt. Ob Reaktortemperie-rung, Materialstresstests oder Tem-peratursimulation, die neuen PRES-TO sind dafür geschaffen, Tempera-turen hoch präzise zu regeln undschnelle Temperaturwechsel zu ge-währleisten. Die ersten gänzlich neuentwickelten Temperiergeräte deckeneinen Arbeitstemperaturbereich von –40°C bis +250°C ab und bieten 1,2kW Kälteleistung sowie 2,7 kW Heizleistung. Durch den Einsatz hoch effizi-enter Komponenten können diese Geräte exo- und endotherme Reaktio-nen extrem schnell kompensieren. Die neuen PRESTO arbeiten robust undzuverlässig selbst bei erhöhten Raumtemperaturen bis +40°C. Leistungs-starke, magnetgekoppelte und damit wartungsfreie Pumpen sorgen in denneuen PRESTO für hohe Durchflussraten bei gleichbleibendem Druck. Vis-kositätsänderungen des Temperiermediums werden dynamisch ausgegli-chen. Die Pumpe des A30 liefert 0,5 bar und fördert maximal 25 l/min. A40und W40 liefern bis zu 1,7 bar und fördern bis maximal 40 l/min. Die benö-tigte Pumpenleistung ist entweder über vier Stufen oder über einen vorge-gebenen Druckwert einstellbar. Ein vorgegebener Druckwert wird währenddes gesamten Prozesses konstant geregelt. Besonders charakteristischbei den neuen PRESTO ist der integrierte 5,7’’-Farb-Industrie-Touch-screen. Er bietet eine klare und übersichtliche Darstellung aller wichtigenInformationen und steigert den Bedienkomfort wesentlich.
> Liquiline CM14 ist der neueEndress+Hauser Messumfor-mer für einfache Anwendun-gen mit den Parametern pH,Leitfähigkeit und gelöstemSauerstoff. Das kleine Gehäu-se passt perfekt in Standard-Schalttafeln und macht somitdas CM14 zu einem äusserstattraktiven Gerät für Anlagen-bauer. Es ist einfach und leicht zu bedienen und misst dabei mit der Ver-lässlichkeit und Genauigkeit, die von einem Endress+Hauser-Gerät zu er-warten ist. CM14 nutzt die digitale Memosens-Technologie und stellt da-durch einen störungsfreien und wartungsarmen Betrieb sicher. Für die ver-schiedenen Messaufgaben gibt es unterschiedliche Kits, die jeweils ausdem Messumformer Liquiline CM14, einem Sensor ( pH, LF oder O2) sowiedem dazugehörigen Sensorkabel bestehen. Diese lagerhaltigen und somitschnell verfügbaren Kits bieten gegenüber der Einzelmessstelle einen gros-sen Preisvorteil. Plug & Play, verlässliche Datenübertragung, die unemp-findlich gegenüber Feuchtigkeit oder Korrosion arbeitet, Sensor-Kalibrie-rung im Labor: Diese Wünsche werden wahr mit Memosens, der digitalen,kontaktlosen Übertragungstechnik. Es macht den Anlagenbetrieb beque-mer und reduziert den Stillstand im Prozess auf ein Minimum. LiquilineCM14 ist ein exzellenter und günstiger Einstieg in die digitale Welt von Me-mosens und damit der Türöffner zu einem komplett neuen Weg der Flüs-sigkeitsanalyse.
> Erweitert und durch neue Produkte er-gänzt hat KNF Lab – die Laborsparte vonKNF Neuberger AG – seinen Katalog zuPumpen und Systemen für das Labor.Wer Vakuum oder Druck benötigt, wirdhier ebenso fündig wie Anwender, dieneutrale, korrosive oder aggressive Gaseoder Flüssigkeiten fördern möchten. DasAngebot reicht von Vakuumpumpen undKompressoren über Förder- und Dosier-pumpen bis hin zu Vakuumsystemen(Einzel- und Mehrplatzsysteme). Der inDeutsch und Englisch aufgelegte Katalogpräsentiert das umfangreiche Produktprogramm übersichtlich, detailliertund mit allen wichtigen technischen Daten. Ausführungen zu Technik undService runden den Inhalt ab. KNF Neuberger AG entwickelt, produziertund vertreibt Membranpumpen seit über 40 Jahren. Seine Laboraktivitätenhat das weltweit tätige Unternehmen in die Laborsparte KNF Lab über-führt.
> Von Standard Reparaturen bis hinzu GLP-Anforderungen bietet das So-corex Service Center schnelle und zu-verlässige Wartungsarbeiten und Kali-brationen an; basierend auf einer lang-jährigen Erfahrung und dem professio-nellen Know-how in der Herstellungvon Flüssigkeitsdosierinstrumenten.Das All-Marken-Service für Pipettenund Dispenser hat für jedes benötigteNiveau an Wartungsarbeiten einesachgerechte Lösung. Spezifische Antworten auf individuelle Kundenbe-dürfnisse stehen ebenfalls zur Verfügung. Effiziente Durchführungen derBearbeitungen in einer Zeitspanne von drei bis fünf Werktagen oder in nur48 Stunden mit dem «Express Service». Bevollmächtigt vom SchweizerKalibrations Service (SCS) des Bundesamts für Metrologie und Akkreditie-rung, führt das Socorex Service Labor Kalibrationen gemäss ISO 17025durch und stellt internationale, von allen ILAC Mitgliedern anerkannte Zerti-fikate aus.
Socorex Service für Pipetten und Dispenseraller Marken
> Die Miniaturisierung von FT-NIR Spektro-metern und dessen Fortschritte in der Stabi-lität erlauben eine schnelle und v.a. sehr prä-zise spektrale Analyse von verschiedenstenVerbindungen. Bei dieser optischen Analyse-technik werden Molekülschwingungen durchLicht im Nah-Infrarotbereich angeregt. DieseAnregungen werden als Absorptionslinien imInfrarotspektrum sichtbar und sind für jedesMolekül charakteristisch. Eine Substanzkann identifiziert und als Komponente in einer Mischung quantifiziert wer-den, ob Flüssigkeit, Pulver oder Feststoff. Die zwingenden Anforderungenan so ein System sind dessen Stabilität wie auch dessen einfachste Bedie-nung. Das neueste Spektrometer von Bruker ist zurzeit das kleinste, kom-merziell erhältliche FT-NIR-Spektrometer der Welt, das TANGO. SchnelleMessung mit hohem Probendurchsatz, simultane Auswertung verschiede-ner Komponenten und ein Handling, das keine Fachkenntnisse oder langeEinarbeitung erfordert: TANGO vereinfacht die NIR-Analyse und bietet da-durch ein Höchstmass an Sicherheit in den Ergebnissen, und dies exaktabgestimmt auf die Anwendung und die Anforderungen, die Sie an ein effi-zientes Analysesystem stellen. Das Tango gibt es in den verschiedenstenKonfigurationen, als All-in-one-Gerät mit integriertem Rechner und Monitoroder als separate Analysestation, z.B. für den Anschluss an einen Laptop,integriert in ein Netzwerk oder als Standalone-Lösung. Die vielen schonvorhandenen Starterkalibrationen sowie die Möglichkeit, sehr einfach neueKalibrationen zu erstellen, erleichtern die tägliche Arbeit im Labor und inder Produktion und erhöhen die Effizienz des Laboranten.
Bruker TANGO, das kleinsteFT-NIR-Spektrometer der Welt
Bruker Optics GmbHCH-8117 FällandenTelefon 044 825 98 [email protected]
Nächste TermineZentralvorstands-Sitzung22. März 2012, 17 Uhr,PanGas, Muttenz
Generalversammlung 2012SCV Aargau, 30. März 2012,19 Uhr, Restaurant Frohsinn, Seon
Generalversammlung 2012SCV Fricktal, 30. März 2012,19 Uhr, Region Laufenburg
Besuch der Käsereiin Vieux Ferrette (F)20. April 2012Anmeldung:[email protected]
Delegiertenversammlung ZV28. April 2012, 10 Uhr, Grün 80,Basel
Zentralvorstands-Sitzung24. Mai 2012, 17 Uhr, Olten oderBern
Klausur Zentralvorstand3. November 2012, 10–17 Uhr,Inzlingen (D)
Alle Terminewww.cp-technologe.ch
as vergangene Jahr war eine wun-derbare Erfahrung. Die Zusammen-
arbeit mit dem ZV und allen Sektionendes SCV war gut. Ich hatte immer dasGefühl, dazuzugehören. Unsere Ideenund die Bemühungen, den Verein zustärken, stiessen auch beim ZV und denübrigen Sektionen auf reges Interesse.Als Weiterbildung stand die Besichti-gung der Burgener Verpackungstechnikund Lugaia auf dem Programm.Im Frühjahr wurde unser Sportanlass ge-plant. Leider musste dieser aus Mangelan Anmeldungen verschoben werden.Auch beim zweiten Anlauf hatten wirwieder zu wenige Anmeldungen.Im Herbst fand unser traditionelles Fa-milienfest statt. Und dann folgte im No-vember der Ausflug mit Besichtigungder Firma Metrohm.Den zehn zukünftigen Chemie- undPharmatechnologen und -technologin-nen vom 1. Lehrjahr präsentierten wirden Berufsverband und konnten wieder-um alle Auszubildenden zu einem Bei-
D tritt bewegen. Als Vertreter des erstenLehrjahres als Beisitzer im Vorstand wur-de Burgener Fabienne bestimmt. NanzerFrederic vertritt das 2. Lehrjahr und Ab-gottspon Angelo das 3. Lehrjahr. AufEnde des Vereinsjahres endete die Tätig-keit von Etienne Kalbermatten als Beisit-zer im Vorstand. Für sein Engagementfür unseren Berufsverband danke ichihm recht herzlich.Im Vereinsjahr 2011 konnten acht Neu-mitglieder gewonnen werden. Trotz ei-nigen Mutationen zählt unsere Sektion211 Mitglieder.Danken möchte ich Orlando für die Or-ganisation des Familienfestes. Melaniefür die interessante Weiterbildung mitder Besichtigung der Burgener Verpa-ckungstechnik und Lugaia und vor allemFredy, der mit seinen spannenden Be-richten wiederum einige Franken Sub-ventionsbeiträge des SCV in unsere Kas-se einbrachte.Einen speziellen Dank möchte ich unse-ren Revisoren und Delegierten ausspre-
chen. Im Namen des Vorstandes bedan-ke ich mich bei der Lonza AG für dieUnterstützung und Förderung unsererVereinigung.Auch dem SCV gilt es einen besonderenDank – für die sehr gute Zusammenar-beit und ihr Bemühen für unseren Beruf– auszusprechen.Ohne das grosse Engagement meinerVorstandskollegen wären all unsere bis-herigen Herausforderungen gar nicht zumeistern gewesen. Ich bedanke mich beiihnen recht herzlich für ihren Einsatzund für die hervorragend geleistete Ar-beit während der vergangenen Jahre.Ich wünsche mir auch in Zukunft einestarke SCV Sektion Oberwallis, die dieInteressen unserer Sektion beim ZV undbei allen Arbeitgebern unserer Mitglie-der-Regionen vertreten können.Der grösste Dank gebührt unseren Mit-gliedern für ihre unermüdliche Unter-stützung und jahrelange Treue.
Der Präsident Kurt Gottsponer
SEKTION OBERWALLIS
Als Präsident kann ich auf ein sehr interessantes Jahr zurückblicken. Dank sehr kollegialen und hoch moti-vierten Vorstandsmitgliedern wurden während dieser Zeit viele Dinge umgesetzt. Die Bemühungen bei derGestaltung verschiedener Veranstaltungen zeichnen sich auch am Interesse unserer Sektion aus. Dank diesemEinsatz sind wir ein toller Verein. Mit einer starken SCV Sektion Oberwallis und vielen Mitgliedern ist eseinfacher, die Interessen unserer Berufsleute bei den Arbeitgebern vorzutragen und die nötige Wahrnehmungzu erreichen.
ach dem Eintragen in die Präsenz-liste werden Simon Ruff und
Schläpfer Rolf als Stimmenzähler vorge-schlagen und einstimmig gewählt.Das Protokoll der GV vom 14. Januar2011 wird von der Versammlung ein-stimmig angenommen.Ebenfalls einstimmig angenommen wirdder Entscheid, das Protokoll nach demErstellen im Internet unserer Verbands-Webseite zu veröffentlichen. Der Link,welcher auf die Webseite führt, wird imJahresprogramm abgebildet. Für dieMitglieder ohne Internetzugang wurdeneinige gedruckte Exemplare des Proto-kolls aufgelegt.Kurt liest anschliessend den Jahresbe-richt zum Vereinsjahr 2011 vor und er-wähnt, dass das vergangene Jahr für ihnals Präsident eine wunderbare Erfahrunggewesen sei. Ebenfalls erwähnt er diegute Zusammenarbeit mit dem Zentral-vorstand und allen Sektionen des SCV.Als Weiterbildung stand die Besichti-gung der Burgener Verpackungstechnikund der Lugaia AG auf dem Programm.Dann folgte der geplante Sportanlass,welcher auch beim zweiten Anlauf zuwenig interessierte sportbegeisterte Ver-einsmitglieder zur Teilnahme ermutigenund darum leider nicht durchgeführtwerden konnte.Im Herbst wurde der traditionelle Fami-lienanlass im Forsthaus Alba durchge-führt, und anschliessend im Novemberfolgte dann noch der Ausflug ins Ap-penzell zur Besichtigung der Firma Me-trohm.Im Anschluss an den Jahresbericht gibtKurt das Wort an Venetz Erwin weiter,welcher uns kurz über die Vorkommnis-se im Zentralvorstand informiert.Erwin teilt uns mit, dass die ERFA-Grup-pe Olten mit gutem Gewissen aufgelöstwerden konnte. Sie hat ihre Arbeit imBereich des Qualifikationsverfahrens,durch die sehr gute Zusammenarbeit der
N Teilnehmer, zu einem einheitlichen Vor-gehen im QV-Bereichs abgeschlossen.Erstmals wurden die Prüfungsberichteder überbetrieblichen Kurse zuhandender Kommission eingeholt.Das Jahr 2011 bedeutete für einzelneMitglieder der SKBQ den Startschuss fürdie anstehende Überarbeitung der BiVo.Mit dem Ziel, die BiVo bis zum 1. Januar2013 überarbeitet zu haben. Unter derFederführung von Reto Fankhauser,Ausbildungsleiter aprentas Schweizer-halle, wurde zusammen mit dem Eidge-nössischen Hochschulinstitut für Berufs-bildung – kurz EHB – mit der Erfassungdes Berufsbildes «Chemie- und Pharma-technologe» begonnen. Dies führte zurDurchführung von sechs Workshops imEHB in Zollikofen. Hierzu wurden demjeweiligen Workshop entsprechende Be-rufspersonen oder Fachpersonen im Be-reich der Berufsausbildung oder Arbeits-welt eingeladen, um Arbeitssituationenoder Anforderungen zu erfassen und zubeschreiben. Mögliche Zukunftsrichtun-gen wurden genauso besprochen wieBedarfs- und Anforderungsprofile. Zu je-dem der sechs Workshops wurde jeweilsvon uns ein eigener, ausführlicher Be-richt in der «Chemie plus» veröffent-licht. Dies, um allen Interessierten dieMöglichkeit zu geben den Verlauf derÜberarbeitung der BiVo mitzuverfolgen.Dieses Vorgehen wird über die gesamteZeit der BiVo-Überarbeitung weiterge-führt. Es war ihnen ein Anliegen, der Be-rufsfrau/dem Berufsmann – Verbands-mitglied oder Nichtmitglied – und ge-nauso weiteren interessierten Personenan unserem Beruf die Möglichkeit zu ge-ben, dem Überarbeitungsverlauf beizu-wohnen.Es ist uns immer ein Bedürfnis, für unse-ren Beruf nicht nur das Beste, sondernauch noch das Maximum am Möglichenherauszuholen. Das Arbeitsumfeld wan-delt sich stetig und wir dürfen nicht auf
Bestehendem sitzen bleiben. Dies hatseine Gültigkeit auch für die Berufsaus-bildung. Mit der 5-jährigen Überarbei-tung der BiVo wird dem automatischentgegengewirkt.Erwin teilt uns mit, dass im Jahr 2012eine Überarbeitung der BiVo durchge-führt wird, in welcher die abgehaltenenWorkshops ihren Teil beitragen werden.Kurt erwähnt noch, dass die SCV Sek-tion Oberwallis auch bemüht war, neueMitglieder zu akquirieren. Somit wurdeden 10 zukünftigen Chemie- und Phar-matechnologen und -technologinnenvom 1. Lehrjahr der Berufsverband prä-sentiert, woraufhin sich alle Auszubil-denden zu einem Beitritt bewegenkonnten. Als Vertreter des 1. Lehrjahreswurde Fabienne Burgener bestimmt.Nanzer Frederic vertritt das 2. Lehrjahrund Angelo Abgottspon das 3. Lehrjahr.Auch wird der Tätigkeit von EtienneKalbermatten gedankt, welcher diese alsBeisitzer im Vorstand mit dem Abschlussder Lehre beendet hat.Anschliessend liest Kurt die neuen Be-stände unserer Vereinigung vor.Im Vereinsjahr 2011 konnten 8 Neumit-glieder gewonnen werden, und trotzeinigen Mutationen zählt unsere Sektionzum Zeitpunkt der Generalversammlung214 Mitglieder.Die Neumitglieder werden namentlichan der GV vorgelesen und ohne Gegen-stimme im Verein aufgenommen.Dank der hervorragenden Kassenfüh-rung von Michel Wyer kann auch in die-sem Jahr die Kasse mit einer positivenBilanz abgeschlossen werden. Der Revi-sor Leander Stoffel bestätigt die tadel-lose Buchführung und empfiehlt derVersammlung, die Jahresrechnung zugenehmigen. Diese wird dann auch ein-stimmig angenommen.Durch Subventionen konnten seitensdes SCV die Mitgliederbeiträge neu um5 Franken gesenkt werden, was sicher-
SEKTION OBERWALLIS
An der 41. Generalversammlung vom 13. Januar 2012 nahmen 19 Mitglieder der SCV Sektion Oberwallisteil. Um 18.30 Uhr begrüsst unser Präsident Kurt Gottsponer die anwesenden Chemie- und Pharmatechnolo-ginnen sowie Chemie- und Pharmatechnologen der Sektion Oberwallis. Eine besondere Beachtung kommtden Lehrabgängern Michael Bittel, Amadé Biner, Frederic Abgottspon und Diego Gurten als Preisträger zu.Da sich diese jedoch nicht die Zeit für die GV nehmen konnten, wurden die Urkunden und Preisgelder nichtan die als beste Lehrabgänger der Klasse 2011 prämierten Berufskollegen abgegeben. Zudem begrüsst Kurtim Besonderen ZV-Mitglied Erwin Venetz und SCV-Präsident Patrick Merkofer.
lich auch dem Einsatz von Merkofer Pat-rick zu verdanken ist. Die Versammlunghat jedoch beschlossen, dass die aktuel-len Mitgliederbeiträge so belassen wer-den. Die Versammlung nimmt die Emp-fehlung des Vorstands einstimmig an.Das Budget wird in etwa gleich wie inden Jahren zuvor sein und keine grossenAbweichungen aufweisen.Mit den Mitgliederbeiträgen und denSubventionen des SCV für die Publika-tionen in «Chemie plus» und auf derWebseite wird wiederum versucht, dielaufenden Kosten im Griff zu halten.Im Traktandum 9.2 kündigt Kurt an,dass das Jahresprogramm im März 2012mit den Einzahlungsscheinen zusammenan die Mitglieder verschickt wird. Auchwird das Datum für den Familientag be-reits bekannt gegeben. Dieser findetneuerdings an einem Freitag statt undwird am 14. September 2012 einge-plant. Dass dieser Anlass an einem Frei-tag stattfinden sollte, wurde am letztenFamilientag durch die Mitglieder so be-
stimmt und wird von der Versammlungeinstimmig angenommen.Als mögliche Exkursionsziele werden Bü-chi Glasanlagen in Uster, Synthes in Ra-ron und verschiedene weitere erwähnt.Der Vorstand versichert der Versamm-lung, keine Mühen zu scheuen, umauch im neuen Vereinsjahr interessanteExkursionen im Programm aufzuneh-men.Für den Sportanlass wurden von Mela-nie bereits Vorarbeiten geleistet. DasDatum für eine Schlittenabfahrt vomGiw nach Visperterminen ist bereits ge-plant und wird auf den 24.Februar an-gesetzt. Als Ausweichdatum bei schlech-ter Witterung wird der 2. März 2012vorgeschlagen. Auch hier werden dieVorschläge des Vorstandes von den an-wesenden Mitgliedern der Versammlungeinstimmig angenommen. Für die inter-ne Besichtigung werden Möglichkeitenvorgelesen und mit keinen Gegenstim-men angenommen. Weitere Vorschlägevon der Versammlung gehen keine ein.
Im Traktandum 9.6 liest Kurt die Preis-träger der Abschlussklasse 2011 vor.Hier haben wir mit Michael Bittel, Ama-dé Biner, Frederic Abgottspon und Die-go Gurten gleich vier nominierte Che-mie- und Pharmatechnologen. Kurtüberrascht uns alle anschliessend, indem er sich bei seinen Vorstandskolle-gen mit Wein aus Visperterminen be-dankt. Auch bedankt er sich im Namendes Vorstandes bei Leander als Revisor,bei Erwin als ZV-Mitglied, bei Simon alsHFP-Absolvent und bei Sascha als Dele-gierter mit einem Karton Wein für diegeleistete Arbeit.Patrick Merkofer teilt uns kurz vorSchluss noch die Daten der Delegierten-versammlung mit und informiert in Be-zug auf eine neue 6. Sektion.Anschliessend beendet Kurt den offiziel-len Teil der Generalversammlung um19.10 Uhr und leitet geschickt über zumgemütlichen Teil.
Der Aktuar Fredy Salzmann
itte reserviert euch folgenden Termin: 30. März 2012, um19 Uhr im Bikestübli des Sportclubs DSM Sisseln, beim
Fricktaler Hof.Anträge müssen schriftlich und begründet bis zum 16.März2012 eingereicht werden.Das Nachtessen wird wie immer offeriert. Da wir für das Esseneine ungefähre Teilnehmerzahl benötigen, bitten wir dich mituntenstehendem Talon bis zum 16.März 2012 an- bzw. abzu-melden.Bitte Anträge und An- bzw. Abmeldung an untenstehendeAdresse senden.
Mit freundlichem Gruss Der Präsident: Dieter Brunner
Adresse des Kassier: DSM Nutritional Products,z.Hd. S. Petryna, SHT, 953/E02, Hauptstrasse 4,CH-4334 Sisseln, E-Mail: [email protected]
Traktandenliste1. Begrüssung2. Wahl des Tagespräsidenten und Stimmenzählers3. Protokoll der 23. ordentlichen Generalversammlung
3.1 Genehmigung des Protokolls
B 4. Jahresbericht des Präsidenten5. Jahresbericht Veranstaltungen6. Jahresrechnung und Revisionsbericht
6.1 Genehmigung der Jahresrechnung7. Mutation
7.1 Aufnahmen von Neumitgliedern7.2 Austritt/Ausschluss von Mitgliedern
8. Wahl des Vorstandes, Wahl des Präsidenten, Wahl derDelegierten
9. Budget9.1 Genehmigung des Budgets
10. Jahresprogramm 201211. Bericht von SCV12. Diverses
Anmeldetalon für die GV vom 16. März 2012(bitte zutreffendes ankreuzen)
Name: Vorname:
Werk: E-Mail bitte angeben:
❏ nehme an der GV teil ❏ bin leider verhindert
Geschätzte Berufskollegen, wie immer bildet die Generalversammlung den Abschluss des Geschäftsjahresunserer Sektion. Die Versammlung soll als gemütlicher, geselliger Anlass genutzt werden. Der Vorstand lädteuch hierfür recht herzlich ein.
nser Anliegen war es denn auch,auf die Bedürfnisse unserer Mit-
glieder in dieser nicht immer einfachenSituation einzugehen. Zu diesem Zweckhaben wir attraktive Jahresprogrammeerstellt. Unser Ziel: Die Sektion für euchals Mitglieder interessant zu machenund euch Angebote zu bieten, welcheeuch auch fachlich weiterbringen. DasInteresse an den Veranstaltungen undKursen war, je nach Angebot, sehr un-terschiedlich. Ein wirkliches Patentrezepthaben wir in den vergangenen Jahrennoch nicht gefunden. Dennoch wollenwir auch für die kommenden zwei Jahreversuchen, ein möglichst breites und at-traktives Kurs- und Freizeitangebot fürunsere Mitglieder anzubieten.Die Zusammenarbeit mit dem Zentral-vorstand des SCV möchte ich besondersgerne hervorheben. Diese gestaltete sichsehr konstruktiv, was sicherlich auch da-mit zusammenhängt, dass Patrick Mer-kofer stets ein offenes Ohr für die Anlie-gen der einzelnen Sektionen hat. Patrickverstand es, die Interessen des Dachver-bandes und unserer Sektion zu ver-
U schmelzen. Für die offene und konstruk-tive Arbeitsweise möchte ich mich imNamen unseres Vorstandes herzlichbeim ganzen Zentralvorstand bedanken.Auch innerhalb unseres Vorstandes be-wegt sich etwas. Andy Näf ist aus demaktiven Vorstand ausgeschieden. DieNachfolge hat indes Kay Kutschki ange-treten. jung, dynamisch und voller neuerund interessanter Ideen. Auf jeden Fallein Generationenwechsel innerhalb desVorstandes. Als Präsident bin ich weiterbestrebt, diesen reibungslos weiter vor-anzutreiben. Junge, aufgeschlossene Be-rufsleute möchte ich auffordern, dasZepter in die Hand zu nehmen und Ver-antwortung gegenüber dem einst er-lernten Beruf wahrzunehmen.In den vergangenen zwei Jahren habenwir an der Modifizierung der Statutengearbeitet. Auch der Namenswechselzur Sektion verlief reibungslos. VielenDank an alle Mitwirkenden zu diesenzwei Projekten.Auch in Zukunft möchten wir die Anlie-gen unserer Mitglieder vertreten. Bereitsin der Vergangenheit haben Vorstands-
mitglieder der Sektion regelmässig an al-len Anlässen des Verbands teilgenom-men und die Anliegen unserer Sektionaktiv eingebracht.Wie bereits in den Jahren zuvor, warenwir auch in den Jahren 2010 und 2011in den Medien des SCV mit sinnvollenund interessanten Beiträgen präsent.Wir sind uns im Vorstand einig, dass wirmöglichst fach- bzw. berufsbezogeneBeiträge leisten möchten. Diese Liniewerden wir auch in den kommendenJahren beibehalten.Wir werden auch in Zukunft unserekonstruktive Denkweise so einsetzen,dass wir die Interessen des Verbands un-terstützen. Dazu brauchen wir die Un-terstützung von allen! Beteiligt euch anden Aktivitäten und bringt Ideen aktivmit ein. Es lohnt sich!
Dieter Brunner, Präsident
SEKTION FRICKTAL
Die vergangenen zwei Vereinsjahre waren geprägt von Veränderungen in der Arbeitswelt. Häufig musstenunsere Mitglieder in diesem Zug eine höhere Arbeitsbelastung aushalten. Von allen wird stets eine grössereFlexibilität eingefordert. Ein Ende dieser stetig steigenden Arbeitsbelastung ist nicht abzusehen – im Gegen-teil, der Druck wird wohl weiter zunehmen.
Zweijahresbericht
Am 30. März 2012 findet in der Aprentas um 14.30 bis16.00 Uhr eine Informationsveranstaltungzur «Höheren Fachprüfung Chemietechnologe/-in» statt.
Anmeldungen und Informationen unterhttp://weiterbildung.apren-tas.ch/Kurs.aspx?id=639723&fb=38
ZENTRALVORSTAND
Informations-veranstaltung HFPCAm Freitag, 20. April 2012, werden wir die Käserei von
Bernard Antony in Vieux Ferrette (F) besuchen.Es werden fünf Gänge mit entsprechendem Wein ser-viert. Die Dauer der Degustation beträgt etwa drei Stun-den. Die Kosten belaufen sich auf knapp 100 Euro, je-doch werden wir uns im Vorfeld auf eine engere Wahlder Weine festlegen müssen.
andern Verbänden12. Diverses (Bericht der Funktionsträger
z.B. BiVO / wblb / Beiträge derGäste usw.)
13. Sektion und Datum der DV 2013
Falls Anträge seitens der Delegiertenvorhanden sind, bitten wir Sie, dieseschriftlich bis am 20. April [email protected]! Danke!Kleine Änderungen zeitlich oder zurTraktandenliste sind noch möglich.
Der Zentralvorstand FLB
ZENTRALVORSTAND
Ein Viertel des neuen Jahres ist bereits Vergangenheit und damit rückt das Datum der Delegiertenversamm-lung FLB näher (Samstag, 5. Mai 2012, 10.30 Uhr in Biel). Wir freuen uns schon heute, die Delegierten undgeladenen Gäste in Biel begrüssen zu dürfen. Genaue Angaben werden mit der Einladung versandt.
19. FLB-Delegiertenversammlung 2012
5 1FACHVERBAND LABORBERUFE
Die Fachhochschule Wallis(HES-SO Wallis) ist ein Teil der
Fachhochschule Westschweiz (HES-SO),arbeitet jedoch autonom und unabhän-gig. Der Fachhochschulbereich Ingeni-eurwissenschaften in Sitten ist zusam-mengeschlossen mit den beiden weite-ren Hochschulbereichen im Wallis: Wirt-schaft und Dienstleistungen/Gesundheitund Soziale Arbeit. Die HES-SO Wallisist eine dynamische Schule im Wallis.Die Gebäude in Sitten sind mit denneusten Technologien ausgestattet undbieten beste Studienbedingungen. Ander HES-SO Wallis kann man auch be-züglich Verbesserung von Sprachkennt-nissen und kulturellem Austausch sehrviel profitieren.Die Schule im Wallis bietet in den obi-gen 3 Bereichen 8 Studiengänge an. UmSynergien zwischen den verschiedenenFachbereichen zu fördern, ist der Stu-dienplan fächerübergreifend aufgebaut.Die Bachelorarbeit bildet den Abschlussdes Studiums. Das Bachelor-Diplom er-möglicht den Zugang zu den FH-Mas-terstudiengängen, in deren Rahmentechnische und wissenschaftliche The-men vertieft und anwendungsorientierteForschungsprojekte durchgeführt wer-den. Die Voraussetzungen zur Zulassungsind als direkter Zugang zum FH-Studi-um eine abgeschlossene Berufsbildung(EFZ) in Verbindung mit einer Berufsma-tura oder Gymnasialmatura bzw. gleich-wertiger anerkannter Titel mit einemzwölfmonatigen Praktikum.Im Bereich Ingenieurwissenschaften bie-tet die HES-SO in Sitten zwei Studien-gänge an: Life Technologies und Sys-temtechnik.Life Technologies ist ein modernes Stu-dium in Theorie und Praxis, das sichnach einem Grundstudium vertieft mitanalytischer Chemie, Bio- und Lebens-mitteltechnologie auseinandersetzt.Lebensmitteltechnologie: Man setzt sichauseinander mit der Produktentwick-lung, der Messung der chemisch-physi-kalischen, mikrobiologischen und senso-rischen Qualität von Lebensmitteln, derSicherheit von Lebensmitteln, der Hygie-ne sowie mit Produktionsverfahren.Biotechnologie: In der Pilothalle stehen
verschieden grosse Biofermentern (0,2bis 300 l) sowie die wichtigsten Einheits-operationen des DSP und der Analytikzur Verfügung. Einen wichtigen Teil bil-det das neu erstellte Zellkulturlabor. Zu-sammen bietet all dies interessanteMöglichkeiten zur Zusammenarbeit mitder Biotech-Industrie.Analytische Chemie: Diese befasst sichmit der Entwicklung analytischer Metho-den, die sehr hohe Anforderungen erfül-len müssen und die bei der Überwa-chung, der Kontrolle und der Qualitäts-prüfung von Produkten und Produk-tionsverfahren zum Einsatz kommen.Die HES-SO ist ISO 9001 zertifiziert. DieChemie- und Mikrobiologielabors sindnach ISO 17025 akkreditiert. Diese in-ternationalen Normen gewährleisten diehochstehende Qualität der im Laborausgeführten Dienstleistungen. Die La-bors der Mikrobiologie werden zusätz-lich durch Swissmedic überwacht. In denLabors wird nach GLP, an den Pilotanla-gen nach GMP gearbeitet.Die Projektäufträge erhält die HEO-SOaus Forschungs- und Industriebetriebenverschiedener Auftraggeber wie zumBeispiel Pharma- oder Lebensmittelbe-triebe.
Interview mit Anabelle TenischAnabelle Tenisch arbeitet im Bereich derBiotechnologie. Jährlich werden Ausbil-dungsplätze für Laboranten, Laborantin-nen EFZ angeboten. In der FachrichtungBiologie ist es ein Ausbildungsplatz, inder Fachrichtung Chemie sind es dreiAusbildungsplätze.Der Wunschberuf von Anabelle Tenischwar bereits in der obligatorischen Schul-zeit festgelegt. Es musste ein Beruf inRichtung Naturwissenschaft sein, ver-bunden mit anschliessenden Weiterbil-dungsmöglichkeiten in diesen Gebieten.Naturwissenschaft, insbesondere diebiologischen Vorgänge, haben ihr Inter-esse stets besonders geweckt. Da lag esnahe, dass sich Anabelle Tenisch denBeruf Laborantin EFZ aussuchte.Sie absolvierte eine Schnupperlehre inder Fachrichtung Biologie wie auch inder Fachrichtung Chemie bei Lonza inVisp. Danach war ihre Meinung eindeu-tig gefasst, die Fachrichtung Biologieentsprach ihrer Wunschvorstellung.Durch ein Inserat wurde sie auf dieFachhochschule Sion aufmerksam. Seitfünf Jahren wird hier ein Ausbildungs-platz der Fachrichtung Biologie angebo-ten. Erneut absolvierte sie eine Schnup-perlehre, traf sich für ein Gespräch mitden verantwortlichen Personen, gefolgtvon einem weiteren Laboralltag.AnabelleTenisch war sehr erfreut, denAusbildungsplatz zu erhalten. Dadurch,dass die Fachhochschule Sion Studentenund Praktikanten aus verschiedenenLändern beschäftigt, hat Anabelle Te-nisch bereits in der Ausbildungszeit dieMöglichkeit, ihre Englisch-Kenntnisseanzuwenden. Aufgewachsen ist siezweisprachig. Mit ihrer Mutter sprachsie französisch, die obligatorische Schuleabsolvierte sie in der deutschen Sprache.Die Kombination ÜK, Berufsschule undLehrbetrieb findet Anabelle Tenisch ide-al. Insbesondere im ÜK lernt man neueArbeitstätikeiten kennen, in der Berufs-schule kommt die vertiefte Theorie hin-zu, und am Ausbildungsort kann allesvertieft geübt werden, und noch offeneFragen werden erklärt.Der Kontakt mit den Kolleginnen undKollegen während den Schultagen ist
ZENTRALVORSTAND
Als erstes einen herzlichen Dank an Herrn Bruno Lehner für den freundlichen Empfang und die interessanteFührung durch die Räumlichkeiten des Fachhochschulbereichs Ingenieurwissenschaften in Sion/Sitten sowiean Anabelle Tenisch, die sich bereit erklärt hat, «Rede und Antwort» zu stehen.
Interview mit Anabelle Tenisch, 3. Lehrjahr, Fachrichtung Biologie, Fachhochschule Sion
Die aktuellen Lehrlinge Fachrichtung Biologie derFachhochschule Wallis in Sion: Anabelle Tenisch,Luc Malbois, Maude Fazzari (v.l.).
5 2FACHVERBAND LABORBERUFE
sehr wertvoll. Stets interessiert, Neueszu lernen, geben diese Tage AnabelleTenisch die Gelegenheit, einiges ausneuen Arbeitsgebieten zu erfahren.Die Fahrt nach Bern zum Besuch der Be-rufsschule ist für Anabelle Tenisch keinProblem. Es gibt Zeit zum Lesen oder –bei anstehenden Prüfungen – zum Re-petieren. Gleichzeitig fahren die Lernen-den der Firma Lonza Visp nach Bern.Französisch sprechende Lernende besu-chen die Berufsschule in Lausanne.Anabelle Tenisch hat eine abwechs-lungsreiche Ausbildung. Sie hilft bei denVorbereitungen zu den Praktikumsarbei-ten der Studenten, während des Prakti-kums ist sie u.a. als Helferin für die Ge-rätebedienung anwesend. Hilfeleistun-gen bei den Austauschstudenten undden Praktikanten gehören ebenso dazu.Anabelle Tenisch verrichtet alle Arbeitenmit Freude. Selbst besorgt zu sein, dasswieder sauberes Laborglas vorhandenist, sieht sie als Teil der Arbeit.Ein bevorzugtes Gebiet ist die Biotech-nologie, vor allem die Fermentation. DieFermentation bezeichnet in der Biologiedie Umwandlung organischer Stoffedurch Bakterien-, Pilz- und sonstige bio-logische Zellkulturen oder durch Enzy-me. In der Lebensmittelherstellung spieltdie Fermentation eine zentrale Rolle beider Produktion und der Haltbarmachungvon Lebensmitteln. Mikroorganismenkönnen in Bioreaktoren oder auch inFermenter kultiviert werden. Aufgrundder Vielfältikeit der Biotechnologie sindzahlreiche Anwendungsbereiche undProdukte mit ihr verknüpft. Einige Bei-spiele aus dem täglichen Leben: Vitami-ne, Enzyme, Hormone, Antibiotika.Zur Biotechnologie gehören die BegriffeBiochemie, Molekularbiologie, Mikro-
biologie, Enzymologie, Bioanalytik undBioverfahrenstechnik. Das sind die Ar-beitsgebiete von Anabelle Tenisch, diesie während der Ausbildung kennen-lernt. Während den drei Lehrjahren wirdsie in all den verschiedenen Gebieten ar-beiten und ihr Wissen vertiefen. Gernenimmt Anabelle Tenisch an den Senso-riktests teil. Das ist lehrreich und hilft,den eigenen Geschmacksinn zu testenund zu verfeinern. Der bestens ausge-rüstete Sensorikraum ist ideal dazu ge-eignet. Das eigene Ergebnis wird in denComputer eingegeben, der direkt amSensorikplatz installiert ist.Nach Abschluss der Lehre wird AnabelleTenisch die Berufsmatur absolvieren.Anschliessend wird sicher die Fachhoch-
schule ein Thema sein. Sicher ist jetztbereits: sie will ein Studium in Angriffnehmen und in der Fachrichtung Biolo-gie bleiben.Nebst der Naturwissenschaft liebt Ana-belle Tenisch auch die Natur. Ihr liebstesHobby ist Skifahren. Das schnelle unddynamische Gleiten auf Schnee löst eineFaszination aus, auf die sich AnabelleTenisch immer besonders freut. So istder Winter auch ihre liebste Jahreszeit.Ihr Wohnkanton ist für diese Freizeitbe-schäftigung ideal. Im Kanton Wallis gibtes mehr als 40 Skigebiete. Sie fährt abernicht nur zu ihrem eigenen VergnügenSki, sie unterrichtet auch als Skilehrerin.Bis vor zwei Jahren hat Anabelle Tenischzudem regelmässig Basketball gespielt.
Anderseits wird immer wieder vom drohenden Fachkräftemangel gespro-chen.
Eine Situation, die sich in den nächsten Jahren noch verschärfen könnte.In der Bevölkerungsgruppe 50plus ist ein grosses Potenzial an qualifizierten Fach-kräften vorhanden.Die Stiftung Speranza lanciert nun zusammen mit dem Bund, den Kantonen undden Sozialpartnern eine neue nationale Stellenvermittlung für Jobsuchende ab50 Jahren.Diese Vermittlung wird ab Mitte Februar vorerst in der Deutschschweiz umgesetzt.Interessenten, die bereit sind, während mehreren Tagen in einem Betrieb zuschnuppern, können ihr Dossier zur Prüfung an die «Zentralstelle Passerelle 50plus»senden.Anschliessend werden sie einem zweitägigen Assessment unterzogen. Wer das As-sessment erfolgreich absolviert, bekommt ein Sperenza-Gütesiegel. Dieses soll dieAkzeptanz in der Arbeitswelt stärken.
Neue Stellenvermittlung 50 plusZENTRALVORSTAND
Die Stiftung Speranza lanciert eine neue nationale Stellenvermittlungs-plattform.Wer nach dem 50. Altersjahr arbeitslos wird, hat geringe Chancen aufWiedereingliederung auf dem Arbeitsmarkt.
Pilot-Halle Biotechnologie. Labor- und Forschungsgebäude der HES-SO Life Science.
5 3FACHVERBAND LABORBERUFE
Zugunsten der Ausbildung hat sie diesmomentan aufgegeben, bei einemMannschaftssport ist man zeitlich ge-bunden. Als Ausgleich besucht sie nundes öfteren ein Fitnesscenter. Hier istAnabelle Tenisch zeitlich unabhängigund kann den Sport besser in die Ar-beits- und Freizeit integrieren.Den Berufsverband kennt Anabelle Te-nisch durch die Zeitschrift «Chemieplus», die sie jeweils mit Freude liest. Siewürde es begrüssen, vermehrt biologi-sche Berichte in der «Chemie plus» zufinden. Aber es ist ihr bewusst, dassnicht alle Gebiete abgedeckt werdenkönnen. Zu vielfältig sind die GebieteBiologie und Chemie.Wir danken Anabelle Tenisch herzlichstfür das interessante Gespräch und wün-schen ihr weiterhin viel Freude bei derAusbildung und im späteren Berufsweg.Bei so viel Freude an der Arbeit, dembreiten Interesse an der Naturwissen-schaft und dem steten Bestreben, neuesWissen zu erlernen, wird es ihr sicher niean der Motivation fehlen.Einen lieben Dank auch an Bruno Leh-ner für die Führung durch das Gebäudeder HES-SO Sitten. Es war für mich sehrinteressant und beeindruckend.In der Mittagspause gab es noch Gele-genheit für ein Gespräch zur Ausbildungvon der Lehre bis zum Abschluss einesStudiums, den Möglichkeiten, die dieHES-SO bieten kann. Da das Wallis einzweisprachiger Kanton ist, wird die Aus-bildung an der HES-SO zweisprachigvermittelt. Dank zahlreicher Abkommenmit ausländischen Hochschulen und For-schungsinstituten ist der StudiengangLife Technologies Teil eines internationa-len Bildungsnetzes.
Auch dieses Jahr treffen wir uns im Restaurant Weissenbühl,Seftigenstrasse 47, 3007 Bern. Es ist gut erreichbar mit dem
Tram Nr. 3 ab Bahnhofplatz Richtung Weissenbühl.Wir freuen uns schon heute, Sie, liebe Mitglieder, zahlreich begrüssenzu dürfen. Auch Gäste sind herzlich willkommen.Die Generalversammlung ist die beste Gelegenheit für den persönlichenKontakt, Fragen und Wünsche an uns direkt anzubringen, aber auchauf Fragen betreffend Aus- und Weiterbildung eine Antwort zu erhal-ten.Interessant ist jeweils auch der zweite Teil. Sei dies, weil man Neuigkei-ten aus dem Laborbereich vernimmt, einen interessanten Reisetipp er-hält oder etwas über ein Hobby erfahren kann.Eine persönliche Anmeldung mit der Traktandenliste wird versandt.
Der Vorstand
GeneralversammlungLABORPERSONAL-VERBAND BERN
Reservieren Sie schon heute das Datum18. April 2012 für die Teilnahme an unsererGeneralversammlung.
Fachverband für LaborberufePostfach 2269 – 8022 Zürich
Qualifikationsverfahren für Laboranten/in EFZstehen vor der Tür.Der Fachverband für Laborberufe wünschtschon heute allen viel Erfolg zum bevorstehendenQualifikationsverfahren.
Leider ist unser langjähriges Mitglied Christoph Leu viel zufrüh von uns gegangen. Seinen Kampf gegen ein schweres
Krebsleiden hat er leider verloren.Christoph war eine äusserst aktive Persönlichkeit, der sehr viel ge-leistet hat. Als Chefexperte bei der Lehrlingsausbildung und auchprivat hinterlässt er eine sehr grosse Lücke. Sein immenses Wissenin der präparativen Chemie und seine stets ehrliche und direkte Artwerden wir sehr vermissen.Für unseren Verband hat Christoph als FLB-Delegierter aktiv einenwertvollen und wichtigen Dienst erwiesen. Christoph, wir werdendich nie vergessen und deine Erinnerung stets mit uns tragen!
Laborpersonalverband SchaffhausenThomas Zuppinger
Nachruf Christoph LeuLABORPERSONALVERBAND SCHAFFHAUSEN
5 4 CHEMIE PLUS 3-2012 f o r s c h u n g s w e l t e n
erade ist das Basler «BiomaterialsScience Center» (BMC) fünf Jahre alt
geworden. Die Einrichtung gehört zumSchwerpunkt «Clinical Morphology and Bio-medical Engineering» (Klinische Morpholgieund Biomedizintechnik, CMBE) der Medizi-nischen Fakultät der Universität Basel undist klinikumszentral in den Räumlichkeitender ehemaligen Frauenklinik untergebracht.BMC-Leiter Prof. Bert Müller hat als Physi-ker den vom Unternehmer Thomas Strau-mann gestifteten Lehrstuhl «Materialwissen-schaft in der Medizin» inne.
Von künstlicher Harnröhren-Schliessung biszu «Theo, der Pfeifenraucher»Wer sich durch die zahlreichen Projektbe-schreibungen, Poster und Publikationen ausMüllers Gruppe liest, kommt aus dem Stau-nen nicht heraus. Das 20-köpfige Team ent-wirft künstliche Harnröhren-Schliesssyste-me gegen Inkontinenz und beteiligt sich ander Entwicklung von Nanocontainern, dieWirkstoffe, zum Beispiel das bei einemHerzinfarkt systemisch verabreichte Nitro-
Gglycerin, scherkraftbedingt nur in verengtenKoronargefässen freigeben. Mittels hochauf-lösender Mikro-Computertomographie (Mi-kro-CT) werden versteckte zelluläre 3D-Strukturen sichtbar gemacht, zum Beispielder anatomisch extrem komplexen, im be-sonders harten Felsenbeinknochen verbor-genen Weichteile des Innenohrs; die Ergeb-nisse legen die Basis für ein besseres Ver-ständnis von Hörstörungen. Die Mikro-CTpunktet auch bei der Erstellung des bislangpräzisesten generischen Atlas des Thala-mus, der minimalinvasive Operationen amGehirn noch sicherer machen soll.Weiter wird untersucht, wie erfolgreich ver-schiedene Knochenersatzmaterialien dasEinwachsen von Zahnimplantaten unter-stützen, welchen Einfluss verschiedene na-nostrukturierte Implantate auf die Differen-zierung von Stammzellen haben, oder wiegenau zahnärztliche Abdruckverfahrensind. Die BMC-Forscher kooperieren an derEntwicklung neuartiger Nanotech-Sensorenauf der Basis nanomechanischer Biegebal-ken (Cantilevers) zur Diagnose von Erb-substanz und medizinisch relevanten Me-
tallionen. Und sie nehmen mit morphologi-schen Untersuchungen an den infolge star-ken Pfeifenrauches abgeriebenen Zähnen ei-nes 200 Jahre alten Basler Skeletts am inter-disziplinären Forschungsprojekt «Theo, derPfeifenraucher» teil, um nur ein paar Bei-spiele zu nennen.Dass sich Bert Müller für so viele verschie-dene Themen begeistert, hat unter anderemmit seiner breiten technisch-naturwissen-schaftlichen Ausbildung und seinem ent-sprechend grossen Kontaktnetzwerk zu tun.So arbeitete der gelernte Maschinen- undAnlagenmonteur zunächst als Schaltschlos-ser, bevor er in Dresden Physik studierte,als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Berli-ner «Paul Drude Institut für Festkörperelekt-ronik» tätig war, an der Universität Hanno-ver im Fach Festkörperphysik promovierte,an der Universität Paderborn, der ETH Lau-sanne sowie der Eidg. Materialprüfungs-und Forschungsanstalt (EMPA) forschteund schliesslich an der ETH Zürich im FachExperimentalphysik über nanostrukturierteWerkstoffe habilitierte. Vor seinem Wechselan die Universität Basel war Müller Ge-schäftsführer des vom Schweizerischen Na-tionalfonds (SNF) eingerichteten NationalenForschungsschwerpunkts «Computer-Aidedand Image-Guided Medical Interventions»(Computergestützte und Bildgeführte Medi-zinische Eingriffe, kurz Co-Me) und unter-richtete als Privatdozent an der ETHZ. «AmBMC wenden wir die Physik auf medizini-sche Fragestellungen an. Oft geht der An-stoss zu den verschiedenen Kooperations-projekten von Medizinern aus Basel, derSchweiz und darüber hinaus, manchmalauch von Forschern aus der Medtech-Indus-trie aus. Wenn ein medizinisches Problemnach der Unterstützung eines Physikers ver-langt, haben wir ein offenes Ohr und holengegebenenfalls noch andere Partner insBoot», erklärt Müller den roten Faden durchseine Forschung. Zwar sind Physiker und
«B IOMATER IALS SC IENCE CENTER» IN BASEL
Wenn der Physiker mit demMediziner…In der Schweiz sind die Ingenieurwissenschaften an den Eidgenössisch Technischen Hochschulen verankert, anUniversitäten kommt die Möglichkeit zur Zusammenarbeit mit praxisorientierten Ingenieuren manchmal zu kurz. In Baselwurde darum 2007 das «Biomaterials Science Center» eingerichtet, Anlaufstelle und Kooperationspartner für Mediziner mitingenieurtechnischen Aufgabenstellungen. Die hier durchgeführten Projekte sind ebenso vielseitig wie vielversprechend.
B E A TE P E I S E L E R - S U T TE R
Visualisierung eines Tumors: Die grösseren Gefässe sieht man bereits mit konventionellem Mikro-CT (linkes Bild),während die kleinsten Kapillaren nur mittels Synchrotronstrahlungs-basierter CT sichtbar werden (rechtes Bild).
f o r s c h u n g s w e l t e n CHEMIE PLUS 3-2012 5 5
Mediziner, so wie alle anderen Wissen-schaftler unterschiedlicher Disziplinenauch, von fachspezifischen Terminologien,Modellen und Denkweisen geprägt, die dieinterdisziplinäre Kommunikation erschwe-ren können. Bert Müller hat aber einen Weggefunden, um erfolgreich mit den Kollegenaus der Medizin zu kommunizieren.
Aussagekräftige Bilder mittelshochauflösender Mikro-CT«Besonders gut klappt es mit Abbildungen,denen die Mediziner häufig noch zusätz-liche, dem Physiker verborge Informationenentnehmen. Sie können dann meist sehrschnell abschätzen, ob eine vorgeschlagenephysikalische Methode hilfreich sein könnteoder nicht», sagt der Physiker, den das ana-tomische Institut der Universität Basel regel-mässig mit menschlichem Untersuchungs-material beliefert. Unter den diversen bild-gebenden Methoden, die am BMC genutztwerden, ist die hochauflösende Mikro-CTderzeit das Zugpferd. In Zusammenarbeitmit verschiedenen Arbeitsgruppen hat dieMethode zu diversen Qualifizierungsarbei-ten geführt, bei denen es grösstenteils umdie Untersuchung menschlicher Weichge-webe geht. Die Proben werden dabei ausverschiedenen Richtungen mit Röntgen-strahlen durchleuchtet. Das Ergebnis sindräumliche Absorptionsprofile, aus denenam PC plastische Bilder entstehen, die dasProbeninnere auf der Basis von Dichteun-terschieden wiedergeben. Das Prinzip äh-nelt der medizinischen Tomografie, der Ein-satz von Mikrofokus-Röntgenröhren macht
jedoch höhere Ortsauflösungen bis in denSubmikrometerbereich möglich.Wegen der Verwendung sehr hoher Strah-lendosen eignet sich die hochauflösende Mi-kro-CT weniger zur Untersuchung lebenderOrganismen; stattdessen werden biologischeGewebe, Körperteile von Leichen, Implanta-te, Abgüsse etc. analysiert. Die zerstörungs-freie Methode ergänzt klassisch-anatomi-sche Verfahren wie die Histologie, bei deres an den Präparaten zu Veränderungen,zum Beispiel Verformungen, kommt. An-ders als bei optischen oder elektronenmik-roskopischen Methoden sind weder trans-parente Proben noch leitende OberflächenVoraussetzung, manchmal werden jedochKontrastmittel wie Osmiumtetroxid einge-setzt. Dank des SNF, der mit dem Pro-gramm R’Equip in der Schweiz die Anschaf-fung von Forschungsapparaturen für neueForschungsrichtungen unterstützt, wird amBMC gerade eines der derzeit noch rar gesä-ten «phoenix nanotom m»-Mikro-CT-Gerätevon GE Inspection Technologies in Betriebgenommen. Es führt vollautomatisch CT-Scans aus und findet auch in der Industrie,zum Beispiel bei der Qualitätskontrolle klei-ner bis mittelgrosser Bauteile, Verwendung.«Wir haben bereits einen kleinen Mikro-Computertomografen und können im Nano-tom nun auch etwas grössere Objekte miteinem Durchmesser bis 24 cm, beispielswei-se ein Knie, vermessen. Es sollen hier auchExperimente vorbereitet werden, bevor sieam Synchrotron ausgeführt werden», freutsich Müller über die Neuanschaffung, die ersich mit Kollegen aus der MedizinischenFakultät teilt. In Synchrotron-Speicherringenwerden geladene Teilchen (Elektronen oderPositronen) auf nahezu Lichtgeschwindig-keit in einer ringförmigen Ultrahochvaku-umröhre mittels elektrischer Felder von sup-raleitenden Magneten auf Kurs gehalten.Die gezielte Ablenkung der ultraschnellenTeilchen bewirkt einen Energieverlust, dermit der Aussendung elektromagnetischerSynchrotronstrahlung von extrem hoher In-tensität im Wellenlängenbereich von Infra-rot bis zu harter Röntgenstrahlung einher-geht. Synchrotronstrahlung eignet sich sehrgut zur Untersuchung von Materie auf derGrössenskala von Atomen und Molekülen.Im Rahmen von «beam lines» (Strahllinien)lässt sie sich perfekt auf Experiment undProbe anpassen. Im Vergleich zur Röntgen-Mikro-CT liefert die Synchrotron-basiertehochauflösende Computertomografie (Syn-Mikro-CT) eine noch höhere Dichteauflö-sung und rauschärmere Bilder.
BMC-Leiter Prof. Bert Müller erklärt eine implantierba-re Schliessmuskelprothese. (Bild: B. Peiseler-Sutter)
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5 6 CHEMIE PLUS 3-2012 f o r s c h u n g s w e l t e n
Experimente am SynchrotronMüllers Gruppe misst zurzeit an der SwissLight Source des Paul Scherrer Instituts inVillingen, am Deutschen Elektronen-Syn-chrotron in Hamburg und an der EuropeanSynchrotron Radiation Facility in Grenoble.Die Auswahl der beantragten Experimentewird von unabhängigen Experten nach wis-senschaftlichen Qualitätskriterien vorge-nommen. Wertvolle Messzeit steht denBMC-Forschern je bewilligtem Projekt nurca. einmal pro halbes Jahr zur Verfügung.
Die meist mehrtägigen Experimente müssengeneralstabsmässig und gewissenhaft vor-bereitet werden, wieder zu Hause schliesstsich die langwierige Auswertung riesigerDatenmengen am Computer an.«Eine solche Arbeitsweise liegt nicht jedemStudenten, andererseits werden Hochschul-absolventen, die derart planmässig arbeitenkönnen, gerne von der Industrie einge-stellt», bemerkt Müller. Für die Messungensteht den Forschern am Synchrotron einesehr hohe Intensität zur Verfügung, was eserlaubt, aus der weissen Strahlung die fürdas jeweilige Experiment perfekte Wellen-länge herauszufiltern. «Wenn wir die Ergeb-nisse anschliessend publizieren, werden dieKosten inklusive beam line, Messzeit, De-tektor, Manipulator, Rechentechnik bis hinzu den Reisekosten aus öffentlichen Gelderngedeckt, zum Beispiel im Rahmen des EU-Programms Access to Research Infrastructu-
res. Wenn wir Messungen für Auftraggeberaus der Industrie ausführen, fallen je nachGeheimhaltungsgrad pro Stunde 1000 bis4000 Euro an. Solche Aufträge haben nor-malerweise eine höhere Priorität, weil dieErgebnisse immer dringend erwartet wer-den», gibt Müller einen Einblick in die Weltder Synchrotronnutzer. 2009 konnten dieBMC-Forscher mittels Syn-Mikro-CT erst-mals dreidimensional menschliche Nerven-zellen des Innenohrs abbilden. Sie machenam Synchrotron aber nicht nur Experimen-
te, die auf Absorption beruhen, sondernwenden auch Röntgenstreumethoden an. Indiesem Fall wird die eintreffende Röntgen-strahlung in der Probe gestreut. Aus der In-tensitätsverteilung der Streustrahlung alsFunktion des Streuwinkels ergeben sich ge-naue Information über Nanostrukturen undderen Ausrichtung in der Probe. Die Rönt-genweitwinkelstreuung (Wide-Angle X-rayScattering, WAXS) wird zur Analyse atoma-rer Strukturen herangezogen, die Röntgen-kleinwinkelstreuung (Small-Angle X-rayScattering, SAXS) zur Untersuchung vongrösseren Nanostrukturen.
Karies-Bildung im NanomassstabSAXS eignet sich sehr gut zur Untersuchungvon menschlichem Gewebe und lässt sichmit Mikro-CT kombinieren. Die SAXS-Mi-krotomografie wird zum Beispielzur Auflö-sung lokaler Nanostrukturen in Gradienten-
materialien angewandt. In Zusammenarbeitmit dem PSI hat Müllers Gruppe das Verfah-ren zur vergleichenden Untersuchung ge-sunder und kariöser Zähne herangezogen.Dabei konnte gezeigt werden, wie sich derAngriff säureproduzierender Kariesbakteri-en im Nanomassstab auf Zahnschmelz,Zahnbein (Dentin) und Wurzelzement aus-wirkt. Der Zahnarzt bohrt, wenn die Bakte-rien über den Zahnschmelz hinaus ins Den-tin vorgedrungen sind. Dieses besteht nichtnur aus keramischen Komponenten, son-dern zu 20 Prozent auch aus organischemMaterial, darunter das Strukturprotein Kol-lagen, welches vom bakteriellen Säurean-griff zunächst unberührt bleibt, wie die Auf-nahmen aus Müllers Gruppe beweisen. DieForscher mutmassen, dass das Kollagen ei-nen Ausgangspunkt zur Remineralisierungdes Dentins darstellt und dass innovativeZahnfüllungen, die die anisotrop-organisier-te Nanozahnstruktur nachahmen würden,massgeblich zum Zahnerhalt beitragenkönnten.Dass die BMC-Forscher auch für ganz ande-re ingenieurtechnische Herausforderungenoffen sind, zeigt die Zusammenarbeit mitder Firma Myopowers Medical TechnologiesSA, einer 2004 gegründeten Medtech-Firmain Lausanne, die künstliche Schliessmuskel-systeme (Sphinkter) für Inkontinenzpatien-ten entwickelt. Dabei handelt es sich umvoll implantierbare Silikonprothesen, diebislang aus einer um die Harnröhre zu le-genden Manschette, einer in den Hodensackoder eine Schamlippe einsetzbaren Pumpeund einem in die Bauchhöhle zu implantier-ten druckregulierenden Ballon bestehen.Die Harnröhrenmanschette verschliesst dieHarnröhre dauerhaft und muss vor demWasserlassen durch Betätigung der Pumpegelockert werden. Weil das Harnröhrenge-webe unter dem Dauerdruck leidet, wurdebei Myopowers ein System mit zwei Man-schetten entwickelt, welche batteriebetrie-ben abwechselnd an- und abgespannt wer-den. Müllers Team hat das System in Ge-webebelastungstests an Schweine- undmenschlichen Harnröhren getestet, nungeht die Erprobung in der Klinik weiter. Dernächste Schritt, an dem sich auch die EMPAbeteiligt, ist eine Manschette aus vielen tau-send Nanoschichten elektroaktivem Poly-mer, die sich auch für das Problem der spo-radischen, zum Beispiel durch Husten aus-gelösten Stressinkontinenz eignen soll.Nach den künstlichen Schliessmuskeln sol-len andere künstliche Muskeln folgen. ■
Doktorand Georg Schulz ist am BMC für das neue «phoenix nanotom m»-Mikro-CT-Gerät verantwortlich.(Bild: B. Peiseler-Sutter)
f o r s c h u n g s w e l t e n CHEMIE PLUS 3-2012 5 7
issenschaftlern der ETH Zürichund der Empa ist es erstmals ge-
lungen, regelmässig angeordnete zweidi-mensionale Polymere herzustellen, die eineArt «molekularer Teppich» im Nanometer-massstab bilden. Zwar gilt Graphen (zweidi-mensionale Kohlenstoffschichten mit wa-benförmigem Muster) als natürlicher Vertre-ter eines flächigen Polymers, es kann aberbislang nicht kontrolliert hergestellt werden.Um eine Synthese-Chemie für zweidimen-sionale Polymere zu entwickeln, musstendie ETH-Chemiker zunächst oligofunktiona-le Monomere – Polymerbausteine mit meh-reren «reaktiven» Stellen im Molekül – syn-thetisieren, die sich nicht linear oder garräumlich (dreidimensional), sondern ledig-lich rein flächig miteinander verbinden. Der-artige Polymere müssen drei oder mehr ko-valente Bindungen zwischen den sich regel-mässig wiederholenden Einheiten aufwei-sen. Die Forscher entschieden sich für dieSynthese in einem Einkristall, ein Kristallmit homogenem Schichtgitter.Dem Doktoranden Patrick Kissel gelang esschliesslich, speziell hergestellte Mono-mere in geschichtete hexagonale Einkristal-le kristallisieren zu lassen. Dabei handeltees sich um photochemisch empfindlicheMoleküle, für die eine solche Anordnungenergetisch optimal ist. Bestrahlt mit Lichtmit einer Wellenlänge von 470 Nanometer,polymerisierten die Monomere in sämtli-chen Schichten – und nur in diesen. Umdie einzelnen Schichten voneinander zutrennen, kochten die Forscher den Kristallin einem geeigneten Lösungsmittel. Ergeb-
W
nis: Jede Schicht ergab ein zweidimensio-nales Polymer.Dass es dem Team tatsächlich gelungenwar, flächige Polymere mit regelmässigerStruktur herzustellen, zeigten letztlich dieUntersuchungen am Transmissionselektro-nenmikroskop (TEM) von Empa-ForscherRolf Erni und ETH-Forscherin Marta Ros-sell, die inzwischen ebenfalls am Elektro-nenmikroskopiezentrum der Empa arbeitet.«Die Herausforderung lag darin, dass diesezweidimensionalen Polymere extrem strah-lungsempfindlich sind und es deshalbschwierig ist, die Struktur dieser Materialienwährend der Messung im TEM nicht zu zer-stören», erklärt Erni. Mit Diffraktionsexperi-menten bei minus 196 Grad Celsius, dasheisst bei der Temperatur, bei der Stickstoff
kondensiert, und hoch auflösenden Aufnah-men bei niedriger Elektronendosis gelangden Empa-Forschern der Nachweis, dass dievernetzten Moleküle in der Tat eine geord-nete zweidimensionale Struktur aufweisen.
Mögliche Anwendung: ein molekulares SiebDas entwickelte Polymerisationsverfahrenist so schonend, dass alle funktionellenGruppen des Monomers auch im Polymeran definierten Stellen erhalten bleiben. «Un-sere synthetisch hergestellten Polymere sindzwar nicht leitfähig wie Graphen, dafürkönnten wir sie aber beispielsweise zum Fil-tern kleinster Moleküle nutzen», sagt Saka-moto. In den regelmässig angeordneten Po-lymeren befinden sich nämlich kleine defi-nierte Löcher mit einem Durchmesser imSubnanometerbereich. Winzige Hexagonein den Polymeren, gebildet durch Benzolrin-ge mit drei Ester-Gruppen, können zudemdurch ein einfaches hydrolytisches Verfah-ren entfernt werden. Dadurch würde ein«Sieb» mit geordneter Struktur entstehen,das sich zum selektiven Filtrieren bestimm-ter Moleküle eignet.Bevor sich die Forschenden jedoch überkonkrete Anwendungen Gedanken machenkönnen, gilt es nun, die Materialeigenschaf-ten der zweidimensionalen Polymere zucharakterisieren. Sie müssen zunächst ein-mal einen Weg finden, grössere Mengen angrösseren Flächen herzustellen. Die Kristallehaben derzeit eine Grösse von lediglich 50Mikrometer. «Das sind auf molekularer Ebe-ne jedoch bereits enorme Polymerisations-grade», betont Sakamoto. (Quelle: ETHZ)
ZWE ID IMENS IONALE POLYMERE HERGESTELLT
Schweizer Forscher leisten Pionierarbeit
Die Transmissionselektronen-Mikroskop-Aufnahmezeigt die periodische Struktur eines zweidimensiona-len Polymers; jeder der hellen Flecken entsprichteinem Monomermolekül. (Empa/ETHZ)
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5 8 CHEMIE PLUS 3-2012 f o r s c h u n g s w e l t e n
Schimmelpilze können als «chemische Fabriken»eingesetzt werden: An der Technischen Universi-tät Wien gelang es, Gene von Bakterien in Pilzeder Gattung Trichoderma einzubringen, sodassdie Pilze nun in der Lage sind, wichtige Chemi-kalien für die Arzneimittelerzeugung herzustellen.Der Rohstoff, den die Pilze dafür brauchen, istreichlich vorhanden: Chitin, aus dem z.B. diePanzer von Krustentieren aufgebaut sind. Bei vi-
ralen Infekten, wie etwa der Influenza, werden häufig Virustatika eingesetzt, die eine Ver-breitung des Virus im Organismus verhindern sollen. Diese Medikamente sind oft Deri-vate der N-Acetylneuraminsäure (NANA), die heute aus natürlichen Ressourcen gewon-nen oder chemisch hergestellt wird – allerdings ist NANA 50-mal teurer als Gold: DieChemikalie kostet etwa 2000 Euro pro Gramm. «Wir wussten, dass Trichoderma Chitinabbauen kann – genau das macht der Pilz im Boden mit Chitin», erklärt Astrid Mach-Aigner vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissen-schaften der TU Wien. Um den Pilz dazu zu bringen, das gewünschte chemische End-produkt zu erzeugen, musste man ihm noch Gene einbauen, die in Bakterien vorkom-men. «Normalerweise baut Trichoderma das Chitin zu monomeren Aminozuckern ab»,sagt Mach-Aigner. Durch die neuen Gene kommt es nun zu zwei weiteren chemischenReaktionsschritten – und am Ende entsteht der gewünschte Arzneimittelrohstoff N-Ace-tylneuraminsäure.
Medikamente aus Krebs-Panzern
Langsam wachsende Gebirgspflan-zen können extrem alt werden undhaben in der Vergangenheit be-trächtliche Klimaschwankungenüberlebt. So erreichen Individuender alpinen Grasart Krummsegge(Bild) ein rekordverdächtigesHöchstalter von fast 5000 Jahren.Dies weisen Forschende am Bota-nischen Institut der Universität Ba-sel nach, wie sie in der Fachzeit-schrift «Molecular Ecology» berich-ten. Dr. Lucienne de Witte undProf. Jürg Stöcklin haben mit mole-kularen Fingerprints Populationenvon vier wichtigen Gebirgspflanzen-arten in den Alpen, den Karpatenund in Lappland untersucht. Damitkönnen Pflanzenindividuen genetisch unterschieden werden.Die Forschenden wollten herausfinden, wie gross und wie altdiese Individuen sind und wie viel anpassungsfähiger Nach-wuchs vorhanden ist. In allen Populationen fanden sie Indivi-duen unterschiedlichster Grösse – von wenigen Zentimeternbis zu 18 Metern – und ein geschätztes maximales Alter zwi-schen 500 und bis zu 4900 Jahren. Trotz der erstaunlichenLanglebigkeit einzelner Individuen war die genetische Vielfaltimmer hoch, und in allen Populationen dominierten eher klei-nere, jüngere Individuen. Die Ergebnisse sind bedeutsam,wenn man die Auswirkungen des aktuellen Klimawandels auflanglebige Pflanzen verstehen will. Offenbar haben klonaleGebirgspflanzen an ihrem Standort während Hunderten undTausenden von Jahren überlebt, und dies trotz Temperatur-schwankungen von mehreren Grad Celsius.www.unibas.ch
Gebirgspflanzen trotzendem Klimawandel
In Europa entvölkerte die Pest einst gan-ze Landstriche, in Afrika, Südamerikaund Indien tritt sie noch heute immerwieder auf. Die Erreger der Seuche sindBakterien der Gattung Yersinia. Etwasweniger aggressive Verwandte diesesErregers lösen auch in Deutschland je-des Jahr mehrere Tausend Fälle vonDurchfallerkrankungen mit teilweiseschweren Folgeerscheinungen aus. Wis-senschaftler des Braunschweiger Helm-
holtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) haben gemeinsam mit Kollegen der Ruhr-Universität Bochum einen Mechanismus entdeckt, wie diese Bakterien ihre Waffen imWirt anschalten. Der Trick: Yersinien besitzen ein molekulares «Thermometer», das nurbei 37Grad Celsius das krankmachende Programm der Bakterien startet. Den HZI-For-schern gelang es nun erstmals, über genetische Veränderungen das Thermometer dau-erhaft auf eine zu niedrige Temperatur einzustellen, bei der die Bakterien inaktiv bleiben.Das nächste Ziel ist es, einen Wirkstoff zu entwickeln, der genau diese Funktion erfülltund als alternatives Medikament zu den gängigen, jedoch immer häufiger wirkungslosenAntibiotika eingesetzt werden kann. www.helmholtz-hzi.de
Bakterium bekommt kalte Füsse
Den Schmerz einfach abschalten – eine schöne Vorstellung. In Laborversuchen ist esChemikern der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München zusammen mit Kollegenaus Berkeley und Bordeaux jetzt immerhin gelungen, Schmerzneuronen ruhigzustellen –mit einer chemischen Verbindung, die als lichtempfindlicher Schalter funktioniert. DieLMU-Forscher sehen die neue Methode vor allem als Werkzeug für die Schmerzfor-schung. QAQ nennen die LMU-Forscher um Dirk Trauner, Professor für Chemische Bio-logie und Genetik, die Substanz aus dem molekularen Baukasten. Zwei spezielle Am-monium-Verbindungen sind darin mit einem Brückenelement zusammengekoppelt, daseine Doppelbindung zweier Stickstoffatome enthält. An dieser Stelle kann sich das gan-ze Molekül strecken oder abknicken, abhängig von der Wellenlänge des monochromenLichtes, mit dem es bestrahlt wird – fertig ist das optische Schaltelement. QAQ ähnelt inder Wirkung dem Lidocain, einem gängigen Lokalanästhetikum in der Zahnmedizin, undnoch stärker einem seiner Abkömmlinge. QAQ greift selektiv nur genau an den charak-teristischen Neurorezeptoren der Nervenzellen an, die den Schmerz etwa von der Hautbis ins Rückenmark weiterleiten. QAQ kann – mit einem experimentellen Trick – durchdiese Rezeptorkanäle ins Innere des Neurons gelangen. Dort blockiert es die Natrium-und Kaliumkanäle. www.uni-muenchen.de
Ausschalter für den Schmerz
Für die Photosynthese verfügen alle grünen Pflanzen in ihrenChloroplasten über biologische Sonnenkollektoren, die Licht-sammlerproteine: Da diese Proteine in der Pflanzenzelle nichtdort hergestellt werden, wo sie auch zum Einsatz kommen,müssen sie zunächst an ihren Bestimmungsort gebracht wer-den. Eine spezifische molekulare «Anstandsdame», ein Cha-peron, sorgt dabei für eine sichere Begleitung. Biochemikerder Universität Heidelberg haben nun elementare Erkenntnis-se über den Aufbau und die Funktion dieses Chaperon ge-wonnen. Als Chaperon für die Lichtsammlerproteine fungierendie Chloroplasten-Proteine mit der Bezeichnung cpSRP43und cpSRP54. «Die Entschlüsselung der dreidimensionalenStruktur des Kern-Komplexes dieser beiden Proteine erlaubtnun grundlegende Rückschlüsse auf die Funktionsweise der‹Anstandsdame›», erläutert Prof. Dr. Irmgard Sinning vom Bio-chemie-Zentrum der Universität Heidelberg (BZH). Die Wis-senschaftler fanden heraus, dass an der Interaktion zwischencpSRP43 und cpSRP54 zwei Proteinmotive beteiligt sind, diein ähnlicher Form auch beim Zugang zur Erbsubstanz im Zell-kern eine zentrale Rolle spielen. Während der sogenannte«Histon-Code», der bei den Prozessen im Zellkern zum Zugekommt, bereits seit einigen Jahren bekannt ist, stellt sich jetztdie Frage nach der Bedeutung des neu entdeckten «Arginin-Codes» in den Chloroplasten.www.uni-heidelberg.de
«Anstandsdame»für Membranproteine
f o r s c h u n g s w e l t e n CHEMIE PLUS 3-2012 5 9
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Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Sil-ber-Nanopartikeln speichertInformationen. Entstandenist das organische Systemin fächer- und länderüber-greifender Zusammenarbeitvon Wissenschaftlern desDFG-Centers for FunctionalNanostructures (CFN) amKIT in Karlsruhe und des In-
stitute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. DerDNA-Datenspeicher eignet sich u.a. für biotechnische Anwendungen, etwa als Bau-teil in Biosensoren. Das System besteht aus einer dünnen Schicht der DNA einesLachses, die mit Silbersalzen versetzt und zwischen zwei Elektroden eingebettet ist.Wird es mit UV-Licht stimuliert, bilden sich Silber-Nanopartikel, durch die Strom flies-sen kann. So entsteht ein Biopolymer-Film, auf den sich Daten schreiben lassen. DerSpeicher lässt sich einmal beschreiben und mehrmals auslesen (WORM – Write-On-ce-Read-Many-Times). «Dieser DNA-basierte Speicher ist kostengünstiger als her-kömmliche Speicher, die aus anorganischen Materialien wie Silizium bestehen», er-klärt Dr. Ljiljana Fruk vom CFN. «Ausserdem ist er recycelbar, und die Rohstoffe sindin der Natur reichlich vorhanden.» Bei niedriger Spannung fliesst nur geringer Stromdurch den DNA-Silber-Biopolymer-Film. Diesen Zustand interpretieren die Forscherals logische Null. Ab einer bestimmten Grenzspannung aber bilden sich freie La-dungsträger, die einen höheren Stromfluss verursachen, was von den Wissenschaft-lern als logische Eins interpretiert wird. Diese Leitfähigkeit lässt sich auch durch eineÄnderung der Spannung nicht mehr rückgängig machen – einmal eingeschaltet,bleibt das System aktiv, egal, welche Spannung anliegt. Auch nach 30 Tagen lässtsich die Leitfähigkeit noch nachweisen. Die Information bleibt also erhalten.
Datenspeicher mit Lachs-DNA und Nanosilber
Eine internationale Forschergruppe, der auch Empa-ForscherStefan Reimann angehört, fordert im Wissenschaftsmagazin«Science», dass FKW ins Montrealer Protokoll aufgenommenwerden. In vielen Prozessen, in denen früher die jetzt durch dasMontrealer Protokoll verbotenen FCKW (Fluorchlorkohlenwasser-stoffe) eingesetzt wurden, kommen in zunehmendem Masse flu-orierte Ersatzstoffe zum Einsatz, etwa Fluorkohlenwasserstoffe(FKW), die das stratosphärische Ozon nicht mehr abbauen. DerHaken dabei: FKW sind ebenfalls äusserst klimaaktiv, das in Au-toklimaanlagen verwendete FKW-134a zum Beispiel 1430-malstärker als das «klassische» Treibhausgas Kohlendioxid (CO2).Die Senkung des Treibhausgasausstosses ist Gegenstand desKyoto-Protokolls, das aber weder für den weltweit grösstenEmittenten von Treibhausgasen, die USA (die es nie ratifiziert ha-ben), noch für Schwellen- und Entwicklungsländer bindend ist.Ausserdem ist das Protokoll (zumindest bislang) auf den Zeit-raum von 2008 bis 2012 beschränkt. Einen «unbeabsichtigten»Klimanutzen hat auch das Montreal-Protokoll: Seit dem Jahr2000 beträgt der Strahlungsantrieb – ein Mass für die Klimaakti-vität chemischer Substanzen – aller ozonschädigender Substan-zen inklusive FCKW mehr oder weniger konstant 0.32 W/m2
(zum Vergleich: für CO2 ergab sich ein Wert von 1.5 W/m2); ohnedas Montreal-Protokoll dürfte der Wert heute rund das Doppelte,also 0.65 W/m2, betragen. Die Forschergruppe unter Leitung desNiederländers Guus Velders fürchtet nun, dass dieser Nutzendurch den jährlich um rund 10 bis 15 Prozent zunehmendenAusstoss an FKW bald einmal «verspielt» sein dürfte (siehe auchArtikel Seite 60). www.empa.ch
Forscher: FKW ins MontrealerProtokoll aufnehmen
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n derselben Sekunde, als der kampfer-probte Hecht zubiss, wusste er, dass er
sterben würde. Denn seine Feinde hattennachgerüstet und seine Vorsicht mit einerunsichtbaren Angelschnur genarrt: Perfluor-carbone (PFC) machen aus AngelschnürenHochleistungs-Anglersilk, dessen Brechkraftder des Wassers entspricht, weshalb derHecht keine Chance hatte.Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) stören un-ser Klima und zerstören das Ozon. Zwarnicht mehr ganz so nachhaltig wie dieFCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffe), diesie inzwischen ersetzt haben, aber fast ge-nauso ungebremst, denn sie sind so künst-lich, dass alles Natürliche ihnen nur weniganhaben kann. Ähnlich «unsterblich» sindauch jene FKW mit längeren Kohlenstoffket-ten, die, weil Kläranlagen sie unverdautwieder ausspucken, sich in unseren Flüssenund Seen wiederfinden. Im Gegensatz zuihren leichtgewichtigen Vettern, die uns alsTreibgase und Kühlmittel dienen und dienach getaner Arbeit schliesslich in die Stra-tosphäre entweichen, wo sie ihre «uner-wünschten Nebenwirkungen» voll zur Ent-faltung bringen.Besonders begehrt sind die längerkettigenperfluorierten Kohlenwasserstoffe (mit 6 bis13 Kohlenstoffatomen) dann, wenn sie zu-sätzlich eine Säureeinheit in der Kopfgruppetragen. Denn das macht sie zu den wider-standsfähigsten Tensiden, die man kennt.Und Tenside lieben nun mal das Wasser –auch wenn es bei ihnen eine reine Kopf-sache ist. Dass sie deshalb in Flüssen zu fin-den sind, weiss man schon lange. Was mannoch nicht wusste, ist, woher genau siekommen – aus unseren Haushalten, zumüberwiegenden Teil.Das legt zumindest eine neue Forschungsar-beit nahe, die in der Schweiz durchgeführtwurde. Die gute Nachricht: Die Gefahr, dassbei diesen perfluorierten Tensiden Grenz-
I
werte überschritten werden, ist von denFlüssen der Schweiz nicht zu erwarten.Noch nicht. Die schlechte Nachricht gleichhinterher: Solche Grenzwerte sind men-schengemacht und damit künstlich.Die aliphatischen Schwänze der perfluorier-ten Tenside, dieser sogenannten Perfluoral-kylsäuren (PFAA), sind nicht nur wasserab-weisend, sondern zusätzlich auch Öl abwei-send, was an den minimalen Van-der-Waals-Kräften dieser «Teflon»-Schwänzeliegt, an denen deshalb alles abperlt – ebenauch Öl.
Perfluoriertes, wohin man greiftDas durfte die Industrie, trotz mancher Be-denken, die «in der Natur der Sache lagen»,vor jetzt bald 50 Jahren einfach nicht linksliegen lassen. Polytetrafluorethylen (PTFE,Teflon) kleidet seitdem Kochgeschirr aus,macht Oberflächen chemischer Apparaturenwiderstandsfähiger, isoliert Kabel und Dräh-te und macht Dichtungen und O-Ringe dich-
ter. Auch gibt es Folien und Schläuche ausdiesem Material.Zwei Untergruppen der Perfluoralkylsäuren(PFAA), perfluorierte Alkylsulfonate (PFAS)und perfluorierte Carbonsäuren (PFCA)werden zur Imprägnierung von vielfältigenOberflächen eingesetzt. Die Perfluoroctan-sulfonsäure (PFOS) und die Perfluoroctan-säure (PFOA) sind ihre wichtigsten Vertre-ter.
Vom Endverbraucher in die FlüsseAuf den Oberflächen atmungsaktiver Ja-cken, auf schmutz- und wasserabweisendenPapieren und in Feuerlöschschäumen sindsie. Genauso auf Teppichen, Lederwarenund auf Möbeloberflächen. Und treten seit-dem vom Endverbraucher aus den Weg inunsere Gewässer an – und aus den Teflon-oberflächen, denn diese Tenside dienen imBeschichtungsprozess als Emulgatoren undbleiben teilweise als Verunreinigung in denTeflonschichten zurück. Der andere Ein-trittsweg dieser Chemikalien in die Umweltist der direkte über die Prozessemissionenaus Industriestandorten.Weil selbst in der Leber von Eisbären schonChemikalien dieser Gruppe entdeckt wur-den – was deshalb als besorgniserregend zuwerten ist, weil der Verzehr eines arkti-schen Weltenbummlers mitsamt seiner at-mungsaktiven Wäsche als Quelle ausge-schlossen werden konnte – wollten dieSchweizer Forscher mit ihrer Arbeit heraus-finden, wie genau sich diese PFAAs verbrei-ten und welcher Eintragsweg sich alsHauptquelle erweisen würde.
44 Messstellen bis hinauf in die AlpenVielleicht waren sie auch zusätzlich vonden besorgten Äusserungen des Präsidentendes Bundesumweltamtes angestachelt, derkürzlich erst vom Nachweis dieser toxi-schen Chemikalien in menschlicher Mutter-milch zu berichten hatte.
PERFLUORCARBONE
Machen «Unkaputtbare»die Umwelt kaputt?Seit 2009 verlängern perfluorierte Kohlenstoffverbindungen wie etwa die Perfluoroctansulfonate (PFOS) die Liste des«Dirty Dozen», jene zwölf besonders kritischen «langlebigen organischen Umweltschadstoffe», deren Produktion nachder Stockholmer Konvention weltweit verboten oder zumindest eingeschränkt ist. Forschende der Empa haben jetztdie Konzentration dieser Fluorchemikalien in Flüssen und Alpenseen der Schweiz gemessen.
J O A C H I M S TU B E N R A U C H
Nora Spiess von der Empa auf dem Weg zur Probeent-nahme. (Bild: Empa)
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Claudia Müller und Andreas Gerecke vonder Empa legten deshalb die 44 Probeent-nahmestellen so fest, dass Flüsse und Seenmit Einzugsgebieten unterschiedlicher Grös-se und unterschiedlicher Bevölkerungsdich-te genauso erfasst wurden, wie auch ver-schiedene Hotspots – Messstellen bei Indus-triestandorten – an denen perfluorierte Al-kylsäuren (PFAA) in der Produktion einge-setzt werden oder wurden. Bei Galvanisie-rungsanlagen zum Beispiel, in denen Me-talloberflächen verchromt werden. Bei die-sem elektrochemischen Prozess entstandenfrüher gesundheitsgefährdende Sprühnebelüber den Tauchbecken, die mit kostspieli-gen Absauganlagen aus dem Arbeitsbereichentfernt werden mussten. Erst als man Per-fluoroctansulfonsäure (PFOS) der Elektrolyt-lösung zusetzte, verhinderte die Schaumbil-dung dieser selbst durch die aggressiveChromsäure nicht zerstörbaren Chemikaliedie gefährlichen Sprühnebel.Dass die Empa-Forscher an diesen Hotspotseine besorgniserregende Konzentration die-ser Schaumbildner im Abwasser jetzt nichtmehr feststellen konnten, liegt wohl daran,dass PFOS im Juli 2009 in die Liste derStockholmer Konvention für langlebige or-ganische Umweltschadstoffe (POP; persis-tent organic pollutants) aufgenommen wur-de und dass die Industrie bereits einige Jah-re zuvor freiwillig auf ihren Gebrauch weit-gehend verzichtet hatte.Aussen vor bleibt allerdings bisher dieebenfalls schädliche perfluorierte Octansäu-re (PFOA).
Kein generelles Aus für PFAAStatt überhaupt auf die ganze Substanz-gruppe PFAA zu verzichten, wurde undwird der bewährte Weg, den Belzebub mitdem Teufel austreiben zu wollen, hier ge-nauso konsequent beschritten wie im Be-reich der Treibgase und Kühlmittel. Die Pro-bleme mit den Austauschstoffen scheinendeshalb hier wie dort vorprogrammiert.Die Forscher der Empa ermittelten ihreMessergebnisse mithilfe der Gaschromato-graphie und einer anschliessenden Tan-dem-Massenspektrometie. Die Wasserpro-ben mussten dafür vorher in einer Festpha-senextraktion an einem schwachen Anio-nenaustauscher-Harz (WAX) aufkonzent-riert werden.Das Fazit der Testreihen: Die PFAAs sindüberall in der Schweiz nachweisbar. Wäh-rend an verschiedenen Industriestandortender Eintrag für eine der 14 untersuchtenChemikalien im Einzelfall durchaus höher
ausfallen konnte als an anderen Messstel-len, ist die Hauptquelle des Eintrags jedocheindeutig den Endverbrauchern zuzuord-nen, weshalb die Messwerte mit der Anzahlder Menschen in den Einzugsgebieten derProbeentnahmestellen besonders gut korre-lierten.Bis auf maximal 10 ng/l konnte die Konzen-tration einzelner Perfluorverbindungen klet-tern. Sie liegen damit weit weg von denGrenzwerten für Süsswasser-Ökosysteme,wie sie in den USA festgelegt wurden: 5,1mg/l für PFOS und 2,9 mg/l für PFOA. Ins-gesamt also eine relative Entwarnung. Wo-bei die Frage bleibt, ob die Anwesenheitdieser als gesundheitsschädlich eingestuftenChemikalien in der Muttermilch und imBlut des Menschen wirklich hingenommenwerden muss. Merkwürdig mutet auch an,dass sich offensichtlich auch Acesulfam inunseren Flüssen anreichert. Es wird vonForschen längst schon ganz selbstverständ-lich als «verlässlicher Marker» für das Wir-ken des Menschen in seiner Umwelt heran-gezogen. In der Empa-Studie wurde dieKonzentration dieses künstlichen Süssstof-fes von Müller und Gerecke dazu benutzt,die gute Korrelation der PFAA-Werte mitden Bevölkerungszahlen zu untermauern.Den Süssstoff fanden sie in Konzentratio-nen, die durchschnittlich dem Dreifachender Konzentration der perfluorierten Tensi-de in den Schweizer Gewässern entspricht.Denn auch diese Chemikalie ist nur schwerabbaubar und wird beim Verzehr unverdautwieder ausgeschieden.
PFAA auch im AlpenseeAuch an der Messstelle Nr. 44, einem ver-steckten Alpensee, an den sich nur seltenein Mensch verirrt – nicht einmal Skitouris-ten, die mit ihrem Skiwachs perfluorierteBestandteile zurücklassen könnten –, konn-te Nora Spiess von der Empa, eine Mitauto-rin der Studie, eine Probe entnehmen, inder später im Labor perfluorierte Alkylsäu-ren gefunden wurden. Das ist vielleicht daseigentlich erschreckende Resultat der ge-samten Messreihen: Diese Chemikalien sindbereits überall. Und auch dort, wo sie derMensch nicht selbst hinverfrachtet hat, lan-den sie offensichtlich – wie sie in der Arktislanden – als Luftfracht. Und man glaubt fastdas zornige prometheussche Brüllen desEisbären zu hören, dem, derweil ihm dieperfluorierten Tenside die Leber zerhacken,die leichtgewichtigen Vettern dieser Tenside– langsam aber beharrlich – seine Weltwegschmelzen. ■
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6 2 CHEMIE PLUS 3-2012 f i l t r a t
nter dem Titel «Trends und Visionenin der Pharma» zeigen verschiedene
Referenten auf, in welche Richtung sich mo-derne Produktionsprozesse bewegen undwie weit Technologietrends diese abbildenoder bereits ermöglichen. Hohe Anforderun-gen an transparente Produktionsprozesseund Qualität unter grossem Kostendrucksind Herausforderungen, denen sich Phar-maproduzenten stellen müssen.Dazu werden völlig neue Produktionsver-fahren erforscht und auch schon ange-wandt. Diese erfordern von der Automati-sierungstechnologie eine immer präzisereProduktionssteuerung, Datenerfassung undProzessverfolgung. Und die neuen Produk-
U
tionsverfahren sollen rasch, günstig und mitqualitativ hochstehenden Systemen umge-setzt werden müssen.Das Pharma Forum, die etablierte Plattform
für diese aktuellen Themen und Trendsin der Prozesstechnik, findet bereits zumfünften Mal statt. Die vier auditierten Sie-mens Solution Partner Industry Pharmaceu-ticals sind informiert über die Regulariender Pharmaindustrie und kennen sich inneuen Verfahrensentwicklungen, Automa-tisierungssystemen und Produktionsverfah-ren bestens aus. Sie sind für die Einbindungunterschiedlichster Prozesseinheiten zu ei-ner durchgängigen Produktionsanlage ver-antwortlich und stellen die Kontinuität derProzessdaten sicher. In ihren Referaten grei-fen sie genau diese Themen auf und zeigenanhand konkreter Beispiele praktische Lö-sungen auf.Mit einem visionären Ausblick auf die künf-tige Entwicklung der Pharmaproduktionwird der Hauptreferent für Aufmerksamkeitsorgen: Gert Moelgaard, Vice President Stra-tegic Development, NNE Pharmaplan, Dä-nemark, zeigt in seinem Referat auf, wie derMarkt die Branche zu einem Umdenken inder Produktion zwingt und welche neuenVerfahren notwendig sind. Herausforderun-gen der Zukunft werden beispielsweise dieUmstellung vom Batch-Processing zu Conti-nous-Processing sowie der Weg von der La-borumgebungs- zur Produktionsanlage sein.
Pharma Forum 2012, Dienstag,17.April 2012,Hotel Mittenza, Muttenz, ab 13.00 Uhr
Detaillierte Informationen zum Programmund Anmeldung unter:www.siemens.ch/automation/events
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Pharma Forum 2012, 17. April in Muttenz
An der etablierten Plattform Pharma Forum informieren Referenten über Trends und Visionen.
Die angeschlossene Ausstellung bietet Gelegenheitzur Fortsetzung der Fachgespräche.
Ergebnisse der EPIC-Deutschland-Studie (EPIC = European Prospective Investigati-on into Cancer and Nutrition), an der mehr als 42600 erwachsene Frauen und Män-ner teilnahmen, weisen darauf hin, dass Kaffee trinken nicht das Risiko für Herz-Kreislauf- und Krebserkrankungen erhöht, sondern sogar mit einem vermindertenRisiko für Typ-2-Diabetes verbunden ist. Die Wissenschaftler vom Deutschen Institutfür Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) veröffentlichten ihre Studienda-ten in der Fachzeitschrift American Journal of Clinical Nutrition. Personen, die täglichmehr als vier Tassen (über 600 ml) koffeinhaltigen Kaffee konsumierten, hatten imVergleich zu Personen, die durchschnittlich weniger als eine Tasse tranken, ein um23 Prozent verringertes Typ-2-Diabetes-Risiko. Ein ähnlicher Zusammenhang deu-tete sich auch für den Konsum von entkoffeiniertem Kaffee an. «Unsere Studiener-gebnisse decken sich mit den Resultaten aktueller prospektiver Studien aus denUSA», sagt Erstautorin Anna Flögel. Wer Kaffee also gut vertrage und ihn gernetrinkt, sollte dies somit auch weiterhin tun, so die Epidemiologin. Andersherum soll-ten sich Menschen aber aufgrund der Ergebnisse nicht genötigt sehen, mit demKaffeetrinken zu beginnen. www.dife.de
Kaffee eher gesundZum Alteisen gehören ausgediente Ribosomen nicht. Nach voll-brachter Arbeit, also der Synthese eines Proteins, werden diesegrossen Molekülkomplexe aber auch recycelt: Ihre beiden Unter-einheiten werden dabei getrennt und kommen erst wieder zu-sammen, wenn eine neue Syntheserunde ansteht. Ein Team umden Biochemiker Professor Roland Beckmann vom Genzentrumder Universität München hat nun das ribosomale Recycling ge-nauer untersucht, um ein evolutionäres Erfolgsrezept zu ent-schlüsseln. Verantwortlich für das Recycling ist in höheren Orga-nismen wie auch in den sogenannten «Urbakterien», den Archa-en, dasselbe Enzym. Diese ATPase ABCE1 konnten die Forschererstmals am Ribosom visualisieren und so ein Modell entwickeln,das erklärt, wie das Ende der Proteinsynthese, das Recycling derRibosomen und letztlich auch eine erneute Syntheserunde ge-koppelt sein könnte – dank einem über Milliarden Jahre konser-vierten Mechanismus. www.uni-muenchen.de
Recycling der Ribosomen erklärt
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KALENDER
26.–28. März 2012REACh in der Umsetzung, Seinar,Frankfurt am MainSeminarleiter:Dr. Andrea Mayer-Figge,Dr. Volker J. SoballaVeranstalter: Vereon AG, Chem-Academy, CH-8280 KreuzlingenTelefon 071 677 87 00Fax 071 677 87 01www.chem-academy.com
16.–20. April 201211th World FiltrationCongress & Exhibition, GrazHosted by GÖCH – Austrian ChemicalSociety (www.goech.at)Organizing Secretariat:Filtech Exhibitions GermanyPhone +49 (0)2132 93 5760Fax +49 (0)2132 93 57 [email protected]
17.–20. April 2012Analytica23. internationale Leitmesse für Ana-lytik, Labortechnik und BiotechnologieVeranstalter: Messe MünchenGmbH, MessegeländeD-81823 MünchenTelefon +49 (0)89 949 11488Fax +49 (0)89 949 [email protected]
23.–27. April 2012Hannover Messe, HannoverVeranstalter: Deutsche Messe,Messegelände,D-30521 HannoverTelefon +49 511 89-0Fax +49 511 89-32292www.hannovermesse.de
8.-9. Mai 2012IR Spektroskopie: Einführung undInterpretation der Spektren,DübendorfReferenten: Peter Stark,Dr. Hans-Ulrich GremlichVeranstalter: Division Analytische
10. Mai 2012Grundlagen und Anwendungen inder NIR Spektroskopie, FlawilReferenten: Dr. Jochen Knecht,Eszter TrenkaVeranstalter: Division AnaytischeChemie der SCGEawag, Verena Schmid(Adresse siehe oben)
14. Mai 2012Kombinierte Interpretation vonein- und zweidimensionalenNMR-, IR- und Massenspektren,DübendorfReferent: Prof. Ernö PretschVeranstalter: Division Ana ytischeChemie der SCGEawag, Verena Schmid(Adresse siehe oben)
21.–23. Mai 2012FECC Jahreskongress, LissabonVeranstalter: EuropeanAssociation of ChemicalDistributors (Fecc)Rue du Luxembourg 16BB-1000 BrusselsTelefon +32 (0)2/679 02 60Fax +32 (0)2/672 73 55www.fecc.org
23./24. Mai 2012Recycling Technologies SchweizFachmesse, BaselVeranstalter:EasyFairs Switzerland GmbH(Adresse siehe oben)
22.-23. Mai 2012Grundlagen der Kapillarelektro-phorese (CE), BaselReferent: Dr. Roland LooserVeranstalter: Division AnaytischeChemie der SCGEawag, Verena Schmid(Adresse siehe oben)
23./24. Mai 2012Schüttgut SchweizFachmesse, BaselVeranstalter:EasyFairs Switzerland GmbH(Adresse siehe oben)
31. Mai – 1. Juni 2012Qualitätsmanagement im AlltagSeminar über die Aufgaben einesQualitätsmanagement System-betreuers, OltenVeranstalter:QS Zürich AGPostfach 6335CH-8050 ZürichTelefon 044 350 46 65Fax 044 350 46 96www.quality-service.ch
13./14. Juni 2012Chemspec Europe, BarcelonaEvent Partners: European FineChemicals Group (EFCG)Quartz Business Media LimitedQuartz House20 Clarendon RoadRedhill Surrey, RH1 1QXPhone +44 (0) 1737 855 000Fax +44 (0) 1737 855 034www.chemspecevents.com
18.–22. Juni 2012Achema 201230th World Exhibition Congress,FrankfurtVeranstalter: DECHEMA Gesell-schaft für Chemische Technikund Biotechnologie e.v.Ausstellungskongresse:Postfach 15 01 04D-60061 Frankfurt am MainTelefon +49 (0)69 [email protected]
9.–11- Oktober 2012CPhI Worldwide, MadridOrganisation: UBM LifeMaarssen, The NetherlandsDe Entrée 73, Toren A,P.O Box 127401100 AS Amsterdam Z-Owww.ubmlive.com/
16./17. Oktober 2012FVEE-Jahrestagung: Zusammen-arbeit von Forschung und Wirt-schaft für Erneuerbare und Ener-gieeffizienz, BerlinVeranstalter: FVEE – Forschungs-verbund Erneuerbare EnergienKekuléstr. 5, D-12489 BerlinTelefon 030 8062-41337)[email protected]
Schweizer Fachzeitschriftder ChemieberufeOffizielles Organdes Schweizerischen Chemie-und Pharmaberufe Verbandes SCVOffizielles Organ des Fachverbandes Laborberufe FLBISSN 1019-155021. Jahrgang, 41. Jahrgang Labor Flashwww.chemieplus.ch
Druckauflage 14000 Expl.Verkaufte Auflage 1772 Expl.Zielversand 10092 Expl.Ausgezeichnet mit dem Zertifikat«Schweizer Qualitätszeitschrift QFZ»des Verbandes Schweizer Presse
Redaktion SCV, FLBPatrick Merkofer (SCV), Charlotte Rothenbühler (FLB)
Ständige MitarbeiterDr. Claudia Borchard-Tuch, Adalbert Budzinski,Dr. Christian W. Ehrensberger, Dr. Rolf undGabriele Froböse, Edgar Gärtner, Raphael Hegglin,Annette von Kiekebusch-Gück, Anke Müller,Dr. Beate Peiseler-Sutter, Joachim Stubenrauch
CopyrightMit der Annahme von Manuskripten durch dieRedaktion und der Autor-Honorierung durch denVerlag erwirbt der Verlag das Copyright und insbeson-dere alle Rechte zur Übersetzung und Veröffentli-chung der entsprechenden Beiträge in anderenverlagseigenen Zeitschriften sowie zur Herausgabevon Sonderdrucken. Für unverlangt eingesandte Text-und Bildunterlagen übernimmt die Redaktion keineGewähr. Produkte und Firmenberichte sind kosten-pflichtig. Nachdruck, auch auszugsweise, ist nicht ge-stattet.
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«Messestand auf- und abbauen? Nicht mit mir. Heute abend lass ich die Klappe runter – und schon bin ich un-terwegs zur Labotec in Basel!» Zeichnung: Klavinius
AAdolf Kühner AG 24Almatechnik AG 15Analytik Jena AG 9André Ramseyer AG 6, 44Angenstein AG 8Anton Paar Switzerland AG
19, 43
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