CLB Chemie in Labor und Biotechnik - Motorproteine Der tiefe Ozean Herausforderungen der Chemie
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CLB
Analytik
Biotechnik
Optimierte Prozesse
Komplexe Materialien
Maßgeschneiderte Moleküle
Menschen und Chemie
Chemie in Labor und Biotechnik Aus- und Weiterbildung
Motorproteine
Der tiefe Ozean
Herausforderungen der Chemie
01 / 2008 D 2046 E
CLB-Geschichte
140 Jahre gibt es jetzt chemische Gesellschaften in Deutschland. 1967 beschrieb die CLB ausführlich die Geschichte der Vorgängergesellschaft der
GDCh, die Deutsche Chemische Gesellschaft, die am 11. November 1867 gegründet wurde. Heute sicherlich nochmals mit Interesse nachzulesen...
Fortsetzung auf Umschlagseite 3
U2 CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 57. Jahrgang, Heft 12/2006
Liebe CLB-Leserin, lieber CLB-Leser,
Editorial
fast wird einem schwindlich, beobachtet man den
Fortschritt in der Chemie, Biotechnik, insbesonde-
re aber auch das Zusammengehen der Fortschritte
in Computertechnik, Biotechnik, Nanotechnik etc.
Hier unten bei der Titelbildbeschreibung wird ein
Zusammenhang von Enzymforschung und Quan-
tencomputer-Entwicklung angesprochen. Motor-
proteine als Nanomotoren beschreibt der Artikel
ab Seite 15. In Forschung und Technik auf Seite
31 liest man, wie man mit einem Rasterkraftmikro-
skop biologische Strukturen aus einzelnen Mole- FuE-Aufwendungen als Anteil am Bruttoinlandsprodukt
külen Stück für Stück zusammensetzen kann. F&E (Quelle: OECD, Stifterverband Wissenschaftsstatistik).
im Bild (S. 3) zeigt Nanorohr-Reinigung mit DNA.
Und Ende Januar vermeldeten die Medien: For- Weniger beruhigend: Das 3%-Regierungsziel F&E-
schern um den Biologen und Unternehmer Craig Ausgaben, bezogen auf das Bruttoinlandsprodukt,
Venter sei es erstmals gelungen, das vollständige wird statt 2010 wohl erst 2020 erreicht (siehe
Erbgut eines Bakteriums künstlich herzustellen. Artikel Seite 34). Andere Länder sind da schon
weiter (siehe Grafik oben). Dabei warten neue
Was bedeutet das? Will man da mitmischen – sei Herausforderungen auf die Chemie, wie Prof. Ha-
es, um damit Geld zu verdienen, sei es, um die senpusch ab Seite 8 erläutert. Und es mangelt an
Entwicklungen nach verschiedenen Gesichtspunk- Forschernachwuchs, wie unser Autor demnächst
ten zu beurteilen – muss man sehr gut sein, sich im Einzelnen darstellen wird. Wie will Deutsch-
auch ständig weiterbilden. Beruhigend in diesem land da konkurrenzfähig bleiben?
Zusammenhang: Die chemische Forschung in
Deutschland kann sich international sehen lassen Notwendig sind mehr Investitionen in Bildung und
und verfügt über ein sehr ausgewogenes Profil. Lehre. Im Grunde ist man sich darüber einig. Ge-
Eine breite Basis guter bis sehr guter Forschungs- kürzt wird in Schulen und an Universitäten trotz-
leistungen, eine erfolgreiche Nachwuchsförderung dem. Ich sehe da Ähnlichkeiten zu Rauchern: Sie
sowie ein gut funktionierender Wissenstransfer kennen schwarze Lungenpräparate der Anatomie,
machen ihre Stärke aus. Das geht aus einem völlig aber denken: Mich wird es schon nicht treffen...
neuartigen und sehr aufwändigen Forschungsra-
ting hervor, das der Wissenschaftsrat im Auftrag Ihr
von Bund und Ländern jetzt durchführte. Das
wird erkannt: Roche investiert 244 Mio. Euro in
Deutschland (s. S. 4)!
Zum Titelbild
Die Titelabbildung gehört zum Thema Motorproteine und es zu einem ATP-Molekül zusammen und setzt es frei. Der Doppelmotor kann auch
zeigt Abläufe am Enzym ATP-Synthase. Die ATP-Synthase ist rückwärts laufen.
normalerweise in der Membran von Zellorganellen integriert. Die Forscher wollen nun unter anderem das Enzym als ATP-Generator nutzen, um
Forscher fanden heraus, dass das Enzym dort wie ein Doppel- daran gekoppelte Nanomotoren anzutreiben. Der F1-Motor der ATP-Synthase soll mit
motor funktioniert. Es besteht aus einer Turbine im membra- einem fluoreszierenden Nanodiamanten verbunden werden, so dass dann einerseits
ngebundenen Teil (Fo-Motor) und einem daran gekoppelten der Nanodiamant als Marker der Rotationsbewegungen dient, um diese genauer zu
Schrittmotor (F1-Motor). Betrieben wird der Doppelmotor mit erfassen. Andererseits wollen die Wissen-
Protonen (Wasserstoff-Ionen: H+). Die Abbildung zeigt, wie ein schaftler den Motor einsetzen, um den
Protonenüberschuss die gekoppelten Rotor-Untereinheiten Diamanten mit einer Präzision unterhalb
antreibt (blau: Fo-Motor, hellblau und violett: F1-Schrittmotor; des Nanobereichs zu bewegen. Damit
Abbildung: Universität Stuttgart, Börsch). ließe sich eine Positionsbestimmung
Beim Durchgang von Protonen von der Innenseite der jenseits der Beugungsgrenze des Lichts,
Membran nach außen dreht sich die Turbine. Dabei bewirkt eine optische Superresolution, erzielen.
ein Proton eine Zehnteldrehung der Turbine, das heißt nach Die Arbeiten hängen zusammen mit
zehn Protonen hat sie wieder ihre Ausgangsstellung erreicht. Forschungen, Quantenbits in Diamanten
Bei jedem Drittelkreis, den die Turbine beschreibt, dreht sich zu erzeugen und für einen Quantencom-
auch der Schrittmotor um ein Drittel mit und öffnet dabei eine puter zu nutzen. Mehr Informationen zu
Bindungsstelle für ein ADP- und ein Phosphat-Molekül, baut Motorproteinen ab Seite 15.
CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008 1
INHALT
Nachhaltige Entwicklung, bessere Medizin, Armutsbekämpfung:
Aufsätze
Ein Spannungsfeld unterschiedlichster Anforderungen schafft
anspruchsvolle Herausforderungen für die Chemie___________________ 8
Motorproteine für die Nanotechnologie
Elemente biologischer Maschinen_ ______________________________ 15
Perspektiven der Geowissenschaften
Erkundung des tiefen Ozeans___________________________________ 22
Editorial_ ____________________________________________________ 1
Rubriken
Impressum_ __________________________________________________ 3
F & E im Bild__________________________________________________ 3
Unternehmen_________________________________________________ 4
Personalia____________________________________________________ 6
Förderungen / Preise___________________________________________ 7
Forschung und Technik_________________________________________ 31
Umschau
Theorie, Simulation und Messung der Rheologie von Aktinnetzwerken_ 32
Umfeld Wissenschaft__________________________________________ 34
Literatur_ ___________________________________________________ 36
Neue Produkte_______________________________________________ 37
Bezugsquellenverzeichnis______________________________________ 39
Umfrage zur Verkürzung der gymnasialen Schulzeit
CLB-Memory
Die Mehrheit in Deutschland lehnt G8 ab_ ________________________ M1
Diplom wird zum Bachelor
Qualitative Analyse – Das Wesentliche in Kürze_ ___________________ M2
BVL: „Nationale Berichterstattung Pflanzenschutzmittelrückstände 2006“
Knapp 2 von 3 Lebensmitteln haben Rückstände –
aber nur 14 von 17535 Proben bedenklich_ _______________________ M4
50 Jahre nach dem Strahlenunfall von Kysthym
Heute mit führend in der Produktion von Radionukliden_____________ M6
Organische Chemie
Reduktions- und Oxidationsreaktionen mit Kohlenwasserstoffen______ M8
2 CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008
F & E im Bild
Nano-
Tubes:
Rein
mit
DNA
Ein Problem bei der industriellen Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhren bisher: Es entstehen bislang unterschiedlich große, halbleitende und metallisch
leitende Nanoröhren gleichzeitig. Forscher der TU Dresden nutzten nun DNA zur Soertierung. Die Größenordnung der offenen DNA-Wendeltreppe passt
ideal für Röhrchen mit einem Durchmesser von 0,3 bis 0,4 Nanometer. Gibt man aus Bakterien gewonnene oder synthetische DNA-Ketten in das Gemisch
von Nanoröhren, so legen sich die DNA-Ketten wie Spiralen ganz gezielt nur um passende Röhren. ein weiterer Vorteil: Die Röhrchen sind nun wasserlöslich,
was die Weiterverarbeitung enorm vereinfacht. Die von DNA-Ketten sortierten und eingehüllten Kohlenstoff-Nanoröhrchen können definiert elektrischen
Strom leiten. Damit eignen sie sich ideal als zentraler Bestandteil für das geplante nanoskalige Bauelement, einen Nano-Feldeffekt-Transistor. Das Bild zeigt
die elektronische Wechselwirkung zwischen DNA und Nanoröhre im Querschnitt (oben) und von der Seite (unten). Für die kleinere Röhre links im Bild ist
im Querschnitt zu erkennen, dass die zentrale Röhre nur wenig beteiligt ist. Die größere Röhre rechts wechselwirkt dagegen stark, vor allem mit mehreren
DNA-Strängen (kleines Bild: Bildung einer Bio-Nano-Verbindung aus DNA-Strang und Kohlenstoff-Nanoröhre; Abb.: A. Enyashin, TU Dresden).
Impressum
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zugsjahres Kündigung erfolgt.
CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008 3
Unternehmen
NACHRICHTEN & NOTIZEN Roche investiert 430 Millionen Schweizer Franken
Die Bayer Industry Services heißt nun Currenta,
ein Joint Venture von Bayer und Lanxess. Die beiden In Deutschland und der Schweiz
Anteilseigner halten unverändert 60 Prozent (Bayer)
R
bzw. 40 Prozent (Lanxess). Auch der Bayer Chemie- oche hat umfangreiche In-
park (Leverkusen, Dormagen, Krefeld-Uerdingen) vestitionsvorhaben für die
erhält mit Chempark eine neue Bezeichnung. Zudem Standorte Penzberg (Bayern),
wurden die Technischen Dienste mit rund 1300 Mit- Mannheim und Kaiseraugst (bei
arbeitern in eine 100-prozentige Tochter der Currenta Basel) beschlossen.
überführt, mit dem Namen Tectrion. In Penzberg werden mit einem
Agilent Technologies Inc. hat Velocity11 gekauft. Investitionsvolumen von rund 280
Velocity11 ist ein Privatunternehmen und führend im Millionen Franken die Biotech-
automatisierten Liquid Handling und in Labor Robo- Aktivitäten zur Erforschung und
tics für den Life Science Markt. Agilent übernimmt Entwicklung biotechnologisch herge-
alle Mitarbeiter von Velocity11 weltweit. Hauptsitz ist stellter Medikamente ausgebaut. Mit
in Menlo Park, Kalifornien. Velocity11 unterhält ein dieser Entscheidung wird das volle
zweites Büro in Melburn, Hertfordshire (UK) mit Ver- Potenzial der unternehmenseigenen
trieb und Service für die USA und Westeuropa. Wertschöpfungskette zur Entwick-
Applied Biosystems und Mettler Toledo planen, lung und Produktion von biopharma- Franz B. Humer, Roche CEO und
durch eine gemeinsame Entwicklung den Fluss von zeutischen Arzneimitteln mit dem Verwaltungsratspräsident kommen-
Informationen in Laboren zu vereinfachen. Das SQL Schwerpunkt Onkologie erschlos- tierte den Entscheid: „Nach umfang-
Labor-Informations-Management-System (LIMS) von reicher Evaluation und Bewertung
sen. Für die Standorte Mannheim
Applied Biosystems wird in die LabX Data Manage- unserer Produktionsstandorte in
und Kaiseraugst sind insgesamt In- zahlreichen Weltregionen und unter
ment Software von Mettler Toledo integriert. vestitionen von rund 150 Millionen Berücksichtigung wirtschaftlicher
Laboratoires Sérobiologiques, der auf kosme- Franken geplant, um Kapazitäten für Rahmenbedingungen vor Ort haben wir
tische Wirkstoffe spezialisierte Bereich von Cognis moderne Spritzenabfüllungen für entschieden, die Investitionen an den
Care Chemicals, überträgt das deutsche Distributions- Medikamente wie Mircera, Pegasys drei Standorten in Deutschland und
geschäft an die Impag Import GmbH. Diese begann oder Actemra auszubauen. der Schweiz zu tätigen. Durch diesen
schon Anfang 2005 mit dem Vertrieb der Wirkstoffe Die Entscheidung der Schwei- Schritt wird die Produktion unserer
und Konservierungsmittel von Laboratoires Sérobiolo- zer Konzernleitung, erneut in die stark nachgefragten Biopharmazeutika
giques in der Schweiz. gesichert und erweitert. Solche Investi-
Standorte der Roche Diagnostics
Die AxFlow GmbH (Düsseldorf) hat sich personell ver- tionen sind sehr langfristiger Natur, sie
GmbH in Mannheim (72 Millio- schaffen in und um das Unternehmen
stärkt und neu strukturiert. Das Neupumpengeschäft nen Euro) und Penzberg (172 Mil- hunderte von Arbeitsplätzen. Es ist
wird jetzt von zwei produktbezogenen Verkaufsteams lionen Euro) zu investieren, ist ein daher von großer Wichtigkeit, dass die
realisiert, die vom Angebot bis zur Auftragsabwicklung klarer Beleg für das Vertrauen des Rahmenbedingungen auch langfristig
im direkten Kundenkontakt die notwendigen Schritte Konzerns in die Forschungs-, Ent- industriefreundlich und stabil bleiben“
unternehmen. Alle weiteren Verkaufsaktivitäten wer- wicklungs- und Produktionsaktivi- (Foto: Kickuth).
den im After Sales Team durchgeführt. Die AxFlow täten sowie in die Fähigkeiten und
wird innerhalb Düsseldorfs in größere Geschäftsräume das Know-how der Mitarbeiten- land und in der Schweiz je rund
umziehen. den an den Roche-Standorten in eine Milliarde Franken (rund 600
Die BASF AG und die russische OAO Gazprom Deutschland. „Positiv beeinflusst Millionen Euro) in neue Pharma
haben die russische Erdgaslagerstätte Juschno Rus- wurde der Beschluss von der vor Produktionsanlagen investiert und
skoje in Westsibirien in Betrieb genommen, die kurzem getroffenen Vereinbarung mehrere hundert neue Stellen ge-
ein Volumen von mehr als 600 Milliarden Kubik- zum neuen Arbeitszeitmodell der schaffen.
meter Erdgas besitzt. Die Lagerstätte kann alle 40 Stunden-Woche bei der Roche Das Schweizer Unternehmen
russischen Gasexporte nach Deutschland für wei- Diagnostics GmbH“, macht Dr. Jür- setzt stark auf die Biotechnik.
tere 15 Jahre gewährleisten. Wintershall ist mit gen Schwiezer, CEO der Division Gemessen an den Verkäufen und
35 % beteiligt. Roche Diagnostics und Vorsitzen- Produktionskapazitäten biotech-
Sartorius Stedim North America, eine Tochterge- der der Geschäftsführung der Ro- nologischer Medikamente ist die
sellschaft der Sartorius Stedim Biotech, und der ameri- che Diagnostics GmbH, deutlich. Roche-Gruppe das grösste Bio-
kanische Anlagenbauspezialist Paul Mueller Company, Auch erfolgreiche Projekte, die zu technologieunternehmen der Welt.
Springfield, Missouri, haben eine Kooperation abge- einer deutlichen Kosteneinsparung Heute stammen nach Angaben des
schlossen. Paul Mueller wird für Sartorius der exklu- durch die Optimierung von Arbeits- Unternehmens fünf der zehn um-
sive US-Partner und Lieferant von Edelstahlanlagen. abläufen und –prozessen führen, satzstärksten pharmazeutischen
Sartorius schließt seine Produktionsstätte in Bethle- spielten bei der Entscheidungsfin- Produkte aus der biotechnolo-
hem, Pennsylvania, und bündelt das Anlagen-Enginee- dung eine maßgebliche Rolle. gischen Forschung und machen
ring an seinem Standort in Springfield, Missouri. Über die letzten fünf Jahre hat zirka 45 Prozent des Pharma-Um-
Roche damit allein in Deutsch- satzes aus.
CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008 4
Unternehmen
LOT-Oriel Holding AG mehrheitlich an Quantum Design Europe GmbH
Konsequenz einer 15-jährigen Kooperation
G ründer und Aktionäre der
LOT-Oriel Holding AG (LOT)
haben eine Mehrheit ihrer Ak-
ne strategische Vereinbarung zur
Entwicklung einer weltweiten Ver-
triebsallianz. Als Ergebnis des Zusam-
men mit heute 120 Mitarbeiter/
innen in zehn Ländern Europas.
Die europäische Firmenzentrale
tien an die deutsche Firma Quan- menschlusses wird LOT zusammen befindet sich in Darmstadt.
tum Design Europe GmbH (QDE) mit QD USA sowie den asiatischen Quantum Design wurde 1982
verkauft. QDE ist eine 100%ige Tochterfirmen von QD in Japan, Ko- gegründet, ist nach wie vor in
Tochter der Quantum Design, rea und der Volksrepublik China ein privatem Besitz, und entwickelt
Inc., San Diego, CA, USA. globales Netzwerk bilden. und produziert Hochtechnologie-
Verbleibende Aktionäre sind LOT-Oriel wurde vor über Cryo-Systeme für die Wissenschaft.
Arno Köhler (Geschäftsführer der 35 Jahren als Tochterfirma der Quantum Design ist weltweit als
ZygoLOT GmbH), Manfred Berger amerikanischen Oriel gegründet der führende Hersteller von au-
(Geschäftsführer II-VI Holding und entwickelte sich über die tomatischen, integrierten labor-
GmbH), Ralph Köhler (Geschäfts- Jahre zu einer der führenden tech- analytischen Systemen für die
führer von LOT-Oriel GmbH & Co nischen Vertriebs- und Servicefir- Grundlagenforschung angesehen.
KG und QDE) sowie über 30 Mit-
arbeiter. Ralph Köhler übernimmt
zusätzlich das Management der
europäischen Gruppe. CEM fördert Lehrerfortbildung
QD und LOT-Oriel kooperieren
schon seit mehr als 15 Jahren sehr
erfolgreich. Während dieser Zeit
wuchs die Zusammenarbeit begin-
I m Rahmen der allgemeinen
Diskussion zur Bedeutung der
Bildung für den Standort der
lichen Hochschulen und speziell auch
„Jugend forscht“-Projekte. Nun enga-
giert sich die Kamp-Lintforter Firma
nend vom Verkaufsrepräsentanten Bundesrepublik Deutschland auch speziell in der Aus- und Weiter-
für Deutschland und Ost-Europa kommt auch die CEM GmbH bildung der Chemielehrer. Hier ist es
zum exklusiven Vertriebs- und Ser- ihrem gesellschaftlichen Auf- für die CEM ein wichtiges Anliegen,
vicepartner für Quantum Design trag zur Unterstützung nach. den Lehrern moderne Labormetho-
(QD) Produkte in ganz Europa und Schon seit vielen Jahren fördert den wie den Einsatz der Mikrowelle
dem Nahen Osten. Im Jahr 2004 und unterstützt das Unternehmen für unterschiedlichste Anwendungen
unterzeichneten LOT und QD ei- Diplomarbeiten an den unterschied- im Labor zu vermitteln.
Diapharm-Gruppe mit Whitehouse Scientific wird 25
neuer Struktur
>1 Mio. Single-Shot-Fläschchen
Z um 1. Februar 2008 gab
sich die Diapharm-Unter-
nehmensgruppe eine neue W hitehouse Scientific feiert
Silberjubiläum und kann
se der Porengröße in Filtermedien
entwickelt, mit der Porengrößen
Struktur: In der Diapharm In- auf eine 25-jährige Geschichte von 5-1000 Mikrometer gemessen
ternational GmbH bündelt der der Herstellung und Zertifizie- werden können. Wo die Filteref-
Pharma-Dienstleister sein zen- rung von Glasmikrokugeln zu- fizienz bestimmt werden muss,
trales Kundenmanagement. rückblicken. können maximale Porengrößen bis
Die Fachgesellschaften für regu- In dieser Zeit hat sich das Unter- hinab zu 3 Mikrometer gemessen
latorische Beratung, die Dr. Stefan nehmen als führendes Labor für Re- werden.
Sandner GmbH, Münster, und die ferenzstandards aus Glas etabliert. Alle Standards, egal ob zur Grö-
Dr. Kolkmann & Partner GmbH, Ol- Das Unternehmen hat über eine ßenkalibrierung oder zur Bestim-
denburg, fusionieren zur Diapharm Million Single-Shot-Fläschchen mung der Porengröße, sind auf
Regulatory Services GmbH. Beide produziert, die nicht nur perso- NIST-Standards zurückführbar.
Unternehmensstandorte bleiben nalbedingte Messabweichungen Anlässlich seines Silberjubiläums
erhalten. Die Fachgesellschaften minimieren, sondern auch wieder- bringt das britische Unternehmen
der Gruppe für Klinik & User Te- holbare Partikelgrößenanalysen bei sein erstes Sortiment opaker Stan-
sting, für Biotechnologie und für kritischen Anwendungen garantie- dards, d. h. silberbeschichteter
Analytik in Oldenburg und Lübeck ren. Glasperlen, heraus. Ebenfalls in
firmieren ab Februar unter dem ge- Whitehouse Scientific hat außer- Produktion befindet sich ein Form-
meinsamen Namen Diapharm. dem eine neue Methode zur Analy- Standard.
CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008 5
Personalia
Akademienunion Prof. Dr. und der Parlamentarier Peter Bleser EHRUNGEN
Günter Stock (63) ist neuer Prä- (Vorsitzender der landwirtschaft-
sident der Union der deutschen lichen Arbeitsgruppe der CDU/ Die Wilhelm-Ostwald-Gesellschaft
Akademien der Wissenschaften. Er CSU-Bundestagsfraktion). zu Großbothen, die Deutsche
löst Prof. Dr. Gerhard Gottschalk Bunsen-Gesellschaft für Physika-
(72) ab, der seine Amtszeit vorzei- GDCh Klaus Müllen, Direktor lische Chemie und die Gesellschaft
tig beendet hatte. Der Mediziner Sendtner am Mainzer MPI für Polymerfor- Deutscher Chemiker vergeben den
Günter Stock ist seit 2006 Präsi- schung, wurde zum Präsidenten mit 2500 Euro dotierten Wilhelm-
dent der Berlin-Brandenburgischen der Gesellschaft Deutscher Che- Ostwald-Nachwuchspreis 2007
Akademie der Wissenschaften, die miker (GDCh) ernannt, und für an Dr. Katrin F. Domke für ih-
eine von insgesamt acht Mitglieds- die Amtsperiode 2008 bis 2011 in re Dissertation: Tip-enhanced Ra-
akademien der Union ist. Als Vi- den Vorstand gewählt. Prof. Mül- man spectroscopy - Topographic
zepräsident wird weiterhin der len wird von dem bisherigen Präsi- and chemical information on the
Politikwissenschaftler und Präsi- denten, Herrn Prof. Jahn und von nanoscale. Katrin Domke hat das
dent der Heidelberger Akademie Frau Dr. Liebich als neugewählte Potenzial der „Spitzenverstärkten
Schröter
der Wissenschaften, Prof. Dr. Peter Vizepräsidenten unterstützt. Raman-Spektroskopie“ für die Ana-
Graf Kielmansegg, fungieren. lyse von Oberflächenadsorbaten
GI Die Gesellschaft für Informa- weiter erschlossen.
caesar Der Chemiker Prof. Dr. tik e.V. (GI) hat Prof. Dr. Ste-
Ulrich Benjamin Kaupp hat zu fan Jähnichen (61), Leiter des Für ihre Dissertation zur Entwick-
Beginn des neuen Jahres seine Fraunhofer-Instituts für Rechne- lung von hochleistungsfähigen
Arbeit als wissenschaftlicher und rarchitektur und Softwaretechnik Nano-Katalysatoren für die Her-
geschäftsführender Direktor am (FIRST) und Professor an der TU stellung von Methanol wurde Dr.
Forschungszentrum caesar (Cen- Kaupp Berlin, für zwei Jahre zum neuen Marie Schröter mit dem diesjäh-
ter of Advanced European Studies GI-Präsidenten gewählt. Jähnichen rigen 11. Shell She Study Award
and Research) in Bonn aufgenom- folgt auf Matthias Jarke, der die GI ausgezeichnet. Die 28-jährige
men. Damit beginnt bei caesar nun vier Jahre lang führte. Chemikerin arbeitet jetzt am Lehr-
die Forschung auf dem Gebiet der stuhl für Technische Chemie der
Neurowissenschaften. IGB Nach 14 Jahren erfolgreichen Ruhr-Universität. Ihre Entwicklung
Wirkens übergab Prof. Dr. Herwig erlaubt die effiziente Herstellung
CERN Prof. Rolf-Dieter Heuer Behre Brunner die Leitung des Stuttgar- von Methanol, ein wichtiger Aus-
(59) ist zum nächsten Generaldi- ter Fraunhofer-Instituts für Grenz- gangsstoff für Synthesen in der
rektor des europäischen Zentrums flächen- und Bioverfahrenstechnik chemischen Industrie und sau-
für Teilchenphysik CERN berufen IGB an seinen Kollegen Prof. Dr. berer Kraftstoff der Zukunft. Der
worden. Er wird das Amt am 1. Ja- Thomas Hirth. Preis ist mit 5000 Euro dotiert und
nuar 2009 antreten. Jähnichen wird seit 1997 jährlich an junge
Pharmacelsus Die Phar- Forscherinnen verliehen.
DGRM Der hallesche Medizi- macelsus GmbH (Saarbrücken),
ner Prof. Dr. med. Hermann M. ein im Bereich der präklinischen Über eine Finanzspritze von je
Behre (46), Direktor des Zentrums Wirkstofftestung tätiges Auftrags- 7500 Euro freuen sich Dr. Iris
für Reproduktionsmedizin und An- forschungsunternehmen, hat den Tischoff und Dr. Harald Platta
drologie des Universitätsklinikums Lebensmittelchemiker Dr. Klaus von der Medizinischen Fakultät
Heuer
Halle (Saale), ist neuer Präsident M. Biemel zum Chief Scientific der Ruhr-Universität. Sie wurden
der Deutschen Gesellschaft für Officer ernannt. mit dem diesjährigen Förderpreis
Reproduktionsmedizin (DGRM). der von der Dresdner Bank Bochum
Wilo AG Nach elfjähriger betreuten Sophia & Fritz Heine-
FNR Der neue Vorstand der Vorstandstätigkeit bei der Wilo mann Stiftung ausgezeichnet. Iris
Fachagentur Nachwachsende AG (Dortmund) ging Dr. Horst D. Tischoff erforscht die Ursachen der
Rohstoffe besteht aus dem Vorsit- Elsner (64) Ende 2007 in den Ru- Entstehung von Bauchspeicheldrü-
zenden Dr. Klaus Kliem, seinem hestand. Sprecher des Vorstands senkrebs. Harald Platta untersucht
Stellvertreter Dr. Jörg Rothermel, Schweisfurth wurde ab 1. Januar 2008 Dr. peroxisomale Stoffwechselkrank-
Dirk Alfter (Holzabsatzfonds) und Thomas Schweisfurth (51), der heiten, die innerhalb der ersten
Karsten Pellnitz (Ministerium bereits seit drei Jahren im Wilo- Lebensjahre zum Tod führen.
für Landwirtschaft, Umwelt und Vorstand für die Bereiche Marke-
Verbraucherschutz Mecklenburg- ting und Vertrieb verantwortlich Die Erlangen Graduate School in
Vorpommern), sowie Clemens ist. Daneben gehören dem Vor- Advanced Optical Technologies
Neumann (Abeilungsleiter Bundes- stand Oliver Hermes (Finanzen (SAOT) der Universität Erlangen-
ministerium für Ernährung, Land- und Controlling) und Jérôme Per- Nürnberg verlieh erstmals den mit
Müllen
wirtschaft und Verbraucherschutz) rod (Operations) an. 100 000 Euro dotierten Young
CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008 6
Förderungen / Preise
Researcher Award in Advan- Molekulares mit Makroskopischem verbinden
ced Optical Technologies, einen
Forschungspreis für Nachwuchs- Die Volkswagenstiftung startet lerinnen und Wissenschaftler ver-
wissenschaftler in den Bereichen jetzt die Initiative „Integration mo- schiedener Disziplinen: von der
Optik, Photonik und Optische lekularer Komponenten in funktio- Chemie über die Physik bis hin zur
Technologien. Preisträger ist der nale makroskopische Systeme“. Im Biologie, außerdem die Ingenieur-
österreichische Wissenschaftler Vordergrund dieser Initiative steht wissenschaften und mitunter auch
Dr. Clemens F. Kaminski (37) daher die Verknüpfung moleku- die Medizin. Integrative Projekte
von der Universität Cambridge. Er larer oder nanoskaliger Einheiten – auch mit ausländischen Koope-
wird für seine Beiträge zur Ent- zu komplexeren Funktionssyste- rationspartnern – werden ebenso
wicklung von Plasmen für die Di- men mit makroskopisch nutzbaren unterstützt wie herausragende
amantenabscheidung, turbulenten Effekten. Die Herausforderung einzelne Arbeitsgruppen. Um der
Verbrennungssystemen, Zündpro- besteht unter anderem darin, die Breite an lohnenswerten Förder-
zessen und medizinischen und fehlende Schnittstelle zwischen feldern gerecht zu werden, ist die
biologischen Systemen geehrt. der makroskopischen und der Na- Initiative der Stiftung thematisch
Verbunden mit dem Preis ist eine no-Welt zu schaffen. offen. Vorgesehen ist eine länger-
Gastprofessur an der Universität Dabei nimmt die Stiftung mit der fristige Förderung der Projekte von
Erlangen-Nürnberg. neuen Initiative die gesamte For- fünf bis sechs Jahren. Flankierend
schungskette in den Blick. Und zu den Forschungsprojekten wird
Prof. Dr. Peter Jonas, Direktor des die reicht von der Herstellung der auch der wissenschaftliche Aus-
Physiologischen Institutes der Uni- winzigen Bausteine über deren tausch im Rahmen der neuen Initi-
versität Freiburg, ist für seine Ent- Integration in größere Systeme, ative unterstützt: Sommerschulen,
deckungen zur Funktionsweise der von der Kontrollierbarkeit und Gastprofessuren und Freisemester,
Kommunikation im Gehirn in Taipei Manipulation über den Funktions- Laborrotationen und Tagungen
mit dem Tsungming-Tu-Preis des nachweis bis hin zur Herstellung sind ausdrücklich erwünscht.
National Science Councils ausge- eines Prototypen eines Gerätes Nächster Stichtag zur Einreichung
zeichnet worden. Der mit 75 000 US- oder Bauelements. Mindestens von Skizzen: 10. März 2008. In-
Dollar dotierte Preis ist die höchste zwei dieser Schritte sollten die fos unter www.volkswagenstiftung.
akademische Ehre, die Ausländern in geförderten Vorhaben integrieren. de/foerderung/impulse/komponen-
Taiwan erreichen können und wurde Angesprochen sind Wissenschaft- ten.html.
2007 erstmals verliehen.
Die von der Bayer AG im Jahr Molekular-/Neurobiolo- Technische Kommuni-
2007 gegründete „Bayer Science
& Education Foundation“ ehrt For- gie: Jungforscherpreise kation / Dissertation
schungsleistungen, fördert wissen-
schaftliche Talente und unterstützt Bis zum 30. Juni 2008 können Auch in diesem Jahr vergibt die
naturwissenschaftliche Schulpro- sich in Europa tätige Forsche- Alcatel-Lucent Stiftung den mit
jekte. Im jährlichen Wechsel wird rinnen und Forscher im Alter 20 000 Euro dotierten Forschungs-
der Otto-Bayer-Preis und der Fami- bis 35 Jahren für den mit 15 000 preis Technische Kommunikation.
lie-Hansen-Preis vergeben, die bei- Euro dotierten Eppendorf Award Der jährliche Forschungspreis
de mit jeweils 50 000 Euro dotiert for Young European Investigators wird einer herausragenden wis-
sind. Den Otto-Bayer-Preis 2008 bewerben. Dieser 1995 ins Leben senschaftlichen Leistung im The-
erhält Prof. Dr. Thomas Carell gerufene und international hoch menkreis „Mensch und Technik
(41) vom Lehrstuhl für Organische angesehene Preis honoriert auf in Kommunikationssystemen“ zu-
Chemie an der Ludwig-Maximi- molekularbiologischen Metho- erkannt.
lians-Universität in München. Er den beruhende herausragende Ebenso zeichnet die Alcatel-Lu-
wird für seine Arbeiten zur Ent- Leistungen auf dem Gebiet der cent Stiftung zwei abgeschlossene
stehung von DNA-Schäden durch biomedizinischen Forschung. Dissertationen von Wirtschafts-
UV-Licht, und der DNA-Reparatur- Ab 2008 werden ausschließlich wissenschaftlerinnen/ Wirtschafts-
Prozesse geehrt. Online-Bewerbungen akzeptiert. wissenschaftlern zum Themenkreis
Weitere Informationen unter „Kommunikations- und Informati-
Der höchstdotierte Multiple-Sklero- www.eppendorf.com/awards. onstechnik“ mit einem Preis von
se-Forschungspreis in Europa, der Bereits am 15. Juni 2008 en- je 5000 Euro aus. Für beide Preise
mit 100 000 Euro dotierte Sobek- det die Bewerbungsfrist für den gilt: Vorschläge bis zum 19. März
Preis der „Roman, Marga und Ma- mit 25 000 US-Dollar dotierten 2008, die Arbeiten jeweils bis zum
reille Sobek-Stiftung“ geht in diesem Eppendorf & Science Prize for 11. April 2008 einreichen. Wei-
Jahr an Prof. Michael Sendtner Neurobiology. Er fördert junge tere Informationen unter www.
(49) von der Universität Würzburg. Wissenschaftler bis 35 Jahre. stiftungaktuell.de.
CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008 7
Nachhaltige Entwicklung, bessere Medizin, Armutsbekämpfung:
Ein Spannungsfeld unterschiedlichster
Anforderungen schafft anspruchsvolle
Herausforderungen für die Chemie
Prof. Dr. Hasenpusch, Universität Siegen
Die Chemische Industrie und die Forschung in der umfangreich geworden, das selbst in einem Teil-
Chemie haben in den letzten 200 Jahren enorme gebiet der Überblick schon nicht mehr möglich
ist.
Fortschritte gemacht. Dennoch darf das nicht darüber
hinwegtäuschen, dass in der Chemie noch eine Men- Aber in dieses Auseinanderdriften innerhalb
der Chemie, sowie auch innerhalb anderer Wis-
ge an Aufgaben auf junge Forscher warten. Vielleicht
sogar mehr denn je. Denn die Ziele sind präziser senschaften, ist die Informationstechnologie
eingesprungen. Sie ist in der Lage, das gezielt
formuliert worden, Ziele auf eine nachhaltige Ent-
gebrauchte Wissen abzurufen und an jeden ein-
wicklung. Dazu zählen weitere Herausforderungen in
der Medizin und Biochemie, in der Ernährungs- undzelnen Arbeitsplatz zu bringen.
Agrarwissenschaft in der Armutsbekämpfung sowie Leider lassen sich die jungen Menschen von
den vielen Errungenschaften eher abschrecken
im Ressourcenerhalt. In allen Bereichen spielt die
Chemie eine entscheidende Rolle, ja bildet immer und frustrieren, als dass sie motiviert werden und
wieder neue Grundpfeiler zur Bewältigung diversersich den noch unendlich vielen ungelösten und
gesellschaftlicher Herausforderungen. verbesserungswürdigen Aufgaben in der Chemie
zu stellen und zu widmen.
Da große und kleinere Aufgaben in der Chemie In der Schule ist Chemie bei vielen Schülern
noch nicht oder nur unbefriedigend gelöst wur- schon zum Horrorfach geworden. Denn herunter-
den, sollen gerade junge Menschen motiviert gebetetes Fachwissen, abgeschlossene Leistungen
werden, sich dieser phantastischen Wissenschaft vergangener Generationen und langweilige „Tafel-
zuzuwenden. Chemie“ sind in der Tat nicht dazu angetan, brei-
te Schülerschichten in ihren Bann zu ziehen.
Situation Aber auch die Lehrbücher schwellen immer stär-
ker an. Für die wenigen berufenen Chemiker sind
Schon am Anfang des letzten Jahrhunderts zeigte sie unerlässlich. Da aber jeder von Chemie umge-
sich die Fülle der technischen Entdeckungen und ben ist, sollte auch jeder ein wenig davon verste-
Erfindungen derart überwältigend, dass nicht we- hen, was an ihm und um ihn herum geschieht.
nige Beobachter in den Glauben verfielen: „Das Da stellt sich uns oft die Wissenschaft als eine
meiste haben die Menschen in der Wissenschaft weitgehend abgeschlossene Wissenschaft dar. In
erobert, jetzt kommt nur noch die Feinarbeit!“ der Realität warten auf den Chemiker Heraus-
Aber weit gefehlt! Am Anfang des 21. Jahrhun-
derts überblicken wir die enorme Weiterentwick- Abbildung 1: Allgemeines Kompetenz-Spektrum.
lung auf allen Gebieten der Chemie. Sie ist so
Der Autor
Prof. Dr. Wolfgang Hasenpusch, beschäftigt in der Chemischen
Industrie als Referent für Sicherheit und Umwelt, hält darüber
hinaus eine Honorar-Professur an der Universität Siegen in Indus-
tieller Anorganischer Chemie mit den Schwerpunkten Innovati-
onsmanagement, Recycling und Bionik. Das weite Spektrum an
bearbeiteten Themen resultiert aus der vielfachen Dozenten-Tätig-
keit am Deutschen Institut für Betriebswirtschaft, den Schulen der
Berufsgenossenschaft Chemie sowie Universitäten.
8 CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008forderungen in unbeschreiblich großem Ausmaß. und resorbieren oder abbauen, und die Weltbevöl-
Aber heute ist es nicht mehr der Forscher in einem kerung belief sich auf weniger als ein Viertel.
kleinen Team, sondern der Forschungs- und For- Heute sind die „Grenzen des Wachstums“ durch
schungsprojekt-Manager, der über eine Reihe von Erschöpfung der natürlichen Ressourcen erkennbar
Kompetenzen (Abbildung 1) verfügen muss und geworden, Natur und Mitmenschen reagieren sehr
Spaß am vernetzten Denken haben sollte. Denn sensibel auf Schadstoffe in Luft und Wasser, und die AUFSÄTZE
je größer die Vielzahl der technischen-, projekt- Anzahl der Menschen auf der Erde wächst weiter an
und personenbezogenen Parameter ist, desto (Abbildung 5): Im Jahre 2050 wird sie sich auf fast
umfangreicher sind auch die Verknüpfungen un- 11 Milliarden belaufen. Die Einwohnerzahl einiger
tereinander. Und da diese Verknüpfungen nicht in Länder wie China, Indien und Afrika wächst trotz
beiden Richtungen gleich sind, ist sogar die dop- rigoroser Geburtenkontrolle noch deutlich schneller
pelte Anzahl von Kommunikations-Beziehungen als die übrige Weltbevölkerung.
zu berücksichtigen. Abbildung 2 veranschaulicht Trinkwasser und Nahrung stehen daher an er-
diesen Zusammenhang der steigenden Anzahl von ster Stelle der Prioritätsskala für Forschung und
Parameter-Beziehungen an Polyedern mit zuneh- Entwicklungen. Dazu zählen beispielsweise auch
menden Eckpunkten: jeder Eckpunkt „kommu- Dünger und unschädlichere Schädlingsbekämp-
niziert“ mit allen anderen Eckpunkten in beiden fung.
Richtungen. So hat beispielsweise ein Würfel mit Die medizinische Forschung hat noch ein hohes
acht Eckpunkten, die für acht Parameter stehen, Pensum an Aufgaben zu bewältigen, denn für viele
8 x 7 „Beziehungen“, dargestellt als Verbindungs-
linien, zu anderen Eckpunkten (Abbildung 3). Bei Abbildung 2: Parameter und ihre Kommunikationslinien.
24 Parametern wären das schon 1104 Kommuni-
kationslinien zwischen den Parametern.
Bei einer Kommunikationslinie, k = 1, ergibt
sich übrigens die Formel für den „Goldenen
Schnitt“ n2-n=1, der die Strecke in zwei harmo-
nische Teile im Verhältnis 1 : 1,618 teilt.
Handelt es sich bei den Parametern um Mitar-
beiter, so haben Kommunikationswissenschaftler
eine Teamstärke von 6 als am effizientesten he-
rausgefunden.
In der Regel können wir uns bildlich im Trick-
film nur maximal neun Dimensionen vergegenwär-
tigen: wenn beispielsweise ein Körper Form und
Farbe variiert und dabei durch den Raum schwebt,
haben wir drei Körper-Raumdimensionen, drei
Fortbewegungsdimensionen und die Farbe. Viel-
leicht kann er dabei noch Töne von sich geben
und die Temperatur ablesbar verändern.
Ebenso üben die bekannten Prozess-Parameter,
wie Temperatur, Druck, pH-Wert, Viskosität,
Dichte, Konzentration, wechselseitigen Einfluss
Abbildung 3: Exponentiell zunehmende Kommunikationslinien mit der Anzahl der
aufeinander aus. Parameter (Grafik und Tabelle).
Die Vielzahl der Parameter-Beziehungen zeigt,
dass ein Großteil der Prozessbedingungen in Be-
trieben rein empirisch ermittelt wurde und unter
Umständen noch zu verbessern ist. Zudem eröff-
nen gemischte Spezialisten-Teams mitunter ganz
neue Ideen oder finden bisher nicht entdeckte
Nischen.
Notwendigkeit einer
umfangreicheren Forschung
Vor einhundert Jahren konnten die Fabrikbesit-
zer noch aus dem Vollen schöpfen: Ressourcen
schienen unbegrenzt vorhanden zu sein, die Na-
tur konnte noch einiges an Schadstoffen vertragen
CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008 9Herausforderungen für die Chemie
Abbildung 6: Wasserbestand der Erde in 1000 km3.
Einem anderen Dilemma begegnen wir in der
Pestizid-Forschung: Das Insektizid DDT wurde
zunächst als große Errungenschaft gelobt, jetzt
wurde es in der Stockholmer Vereinbarung mit 11
weiteren Pestiziden verboten, weil die Nachteile,
die Nebenvergiftungen meistens stärker sind als
Abbildung 4: Bild- die Malaria-Bekämpfung.
liche Darstellung Krankheiten konnten noch keine verlässlichen Die Erdöl-Ressourcen halten vielleicht noch
einer neundi- Medikamente gefunden werden, bei denen sich 50 oder einhundert Jahre – was ist das schon
mensionalen die Nebenwirkungen in Grenzen halten. für die Menschheit? In 200 bis 300 Jahren des
Veränderung. Die Forschung für Umweltschutz, Arbeitssicher- Ressourcenraubbau-Zeitalters haben wir eine
heit und arbeitsmedizinischen Gesundheitsschutz ganze organische- und Polymerchemie auf Basis
hat ebenfalls noch ein großes Aufgabenpaket zu von Ethylen-Gas etabliert. Es wird Zeit, sich in
schultern, an dem es noch Jahrzehnte zu arbeiten Verantwortung für zukünftige Generationen nach
gilt. Die gesetzlich eingeleitete Zwangsuntersu- Alternativen umzuschauen.
chung von Gefahrstoff-Parametern im Rahmen von Vielerorts türmen sich gewaltige Halden von
REACH (Registrierung, Bewertung und Genehmi- Abraumsalz. Zudem werden riesigen Mengen an
gung von Chemikalien) setzt die europäische Che- Natriumchlorid aus Neutralisationen frei. Da ha-
miewirtschaft nachweislich unter hohen Druck. ben wir eine Ressource im Überfluss und können
nur vereinzelt etwas damit anfangen.
Die großen Eine Reihe von chemischen Reaktionen liefern
bescheidene Ausbeuten, emittieren große Men-
Herausforderungen für die Chemie gen an Schadstoffen und Produkte sind nicht
recyclinggerecht beschaffen, so dass sie aus Ko-
Eine der größten Aufgaben ist sicherlich das Be- stengründen auf Deponien verteilt abgelegt wer-
Abbildung 5: reitstellen von hinreichendem Trinkwasser in al- den.
Wachstum der len Teilen der Welt. Dass Unterrichtsmaterial und pädagogische Kon-
Erdbevölkerung. zepte dringend zu überarbeiten sind, ist an vielen
Ausbildungsstätten zu hören. Dabei schlummern
noch eine Menge an Gefahren in dem Reaktions-
verhalten von Chemikalien.
Trinkwasser-Gewinnung aus Meerwasser
Obwohl 71% der Erde von Ozeanen bedeckt ist,
leidet ein Drittel der Menschheit bereits heute
an einer unzureichenden Versorgung mit sau-
berem Trinkwasser. Der gesamte Wasservorrat
der Gewässer und Lufthülle unserer Erde beläuft
sich auf schätzungsweise 1,65 x 1018 t. Aber nur
0,02 bis 0,04 Prozent dieses Wassers steht zur
einfacheren Trinkwasser-Gewinnung aus nicht
salzhaltigen Fließgewässern und Regen zur Ver-
fügung (Abbildung 6). In einem Tortenkreis sind
nur die Wassermengen in Ozeanen, Gletscher-Eis
10 CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008teilnehmende Mercure-Hotel
als einer der Sieger hervor, weil
das Management eine Reihe
von Wasser einsparenden Maß-
nahmen realisierte: von der Wä-
scherei über Küche bis zu den AUFSÄTZE
Luftdüsen an Wasserhähnen
und Duschköpfen.
Das Wassersparen und die
Regenwassernutzung sind
schon sehr hilfreiche Wege, der
Wasserknappheit zu begegnen.
Gesucht wird aber noch das
durchgreifende Verfahren zur
Wassergewinnung.
Abbildung 7: Die 12 verbotenen chlorhaltigen Pestizide Ersatz-Pestizide braucht der Mensch
nach dem Stockholmer Abkommen, 2004
Ende der Dreißiger Jahre glaubten die Wissen-
schaftler an den großen Durchbruch in der
und tiefen Grundwassern darstellbar. Der Rest
verschwindet innerhalb der Strichstärke der gra- Abbildung 8: Beispiel nachhaltiger Chemie
fischen Darstellung.
Es ist also eine der noch nicht befriedigend ge-
lösten Aufgaben, Trinkwasser aus den Ozeanen
zu gewinnen. Zwar fehlt es nicht an Ideen, aber
der Durchbruch, der vor den Sorgen einer Trink-
wasserverknappung aufatmen lassen könnte, ist
noch nicht in Sicht.
Neben den thermischen Verfahren, wie Destil-
lation und Ausfrieren werden vor allem physika-
lisch-chemische Prozesse eingesetzt. Dazu zählen
Ionenaustauscher und Membran-Verfahren (Elek-
trodialyse, Umkehrosmose).
Große Umkehrosmose-Einheiten versuchen
den hohen Bedarf in Ferienregionen zu bewäl-
tigen, schaffen jedoch auch wieder andere Pro-
bleme. Es werden dafür Drücke bis zu 100 bar
notwendig, um die Wassermoleküle durch die se-
mipermeablen Membranen zu quetschen, ohne
die Nanometer kleinen Kochsalz-Ionen passieren
Abbildung 9: Das Dilemma der „unnützen“ Nebenprodukte
zu lassen.
Darüber hinaus verweist die Literatur auf eine
Reihe von Verdampfer-Einrichtungen, die mit
Sonnenenergie das Meerwasser verflüchtigen und
kondensieren lassen.
Aber obwohl schon getrennte Brauchwasserlei-
tungen mit teilentsalztem Wasser arbeiten, ist das
ideale Verfahren noch nicht erfunden worden. In
vielen Ländern ist angeraten, Trinkwasser nur aus
Flaschen zu konsumieren.
An vielen Orten dieser Welt muss es mühsam
über lange Wegstrecken herangeschafft werden.
Der Wasserverbrauch liegt in Deutschland bei et-
wa 130 bis 140 Litern pro Person. In manchen
Hotelanlagen steigt er auf über 1000 Liter pro
Tag und Gast an.
Im Rahmen der Wasserspar-Aktion „Der Gol-
dene Wassertropfen“ der Stadt Frankfurt ging das
CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008 11Herausforderungen für die Chemie
Es ist auch in der Liste der verbotenen zwölf
Chemikalien nach dem Abkommen von Stock-
holm enthalten (Abbildung 7).
Die hohe Wirksamkeit, verbunden mit der re-
lativ geringen Toxizität für Warmblüter lässt es
besonders in Entwicklungsländern nur schwer
ersetzbar erscheinen. Die FAO (Food and Agricu-
lture Organisation, Rom, gegründet 1945 in Que-
bec) rät, der Not gehorchend, von einem totalen
Verwendungsverbot ab.
Die Pestizid-Forschung steht also fast wieder am
Anfang. Zudem fordert die Resistenz der Mikro-
organismen gegen bestimmte Gifte immer wieder
neue wirksamere und umweltverträglichere De-
rivate. Die Suche nach der selektiven Giftigkeit
bleibt eines der großen Herausforderungen der
Chemie und weiterer Wissenschaften.
Abbildung
10: Löslichkeit Alternative zur Erdöl-Chemie
Schädlingsbekämpfung, als Insektizide wie das
der Salze im
Meerwasser DDT (Dichlor-diphenyl-trichlorethan) erfolgreich Fast die gesamte organische Chemie beruht auf
gegen die Malaria-Mücken eingesetzt werden der Rohstoffversorgung durch Erdöl sowie seine
konnten. 1948 wurde der Entdecker der insekti- Bei- und Folgeprodukte. Der Schwerpunkt liegt in
ziden Wirkung des schon lange bekannten Stoffes der Herstellung leichter Olefine mit eine großen
DDT Paul Hermann Müller mit dem Medizin-No- Anzahl von Folgeprodukten. Fast 4 Milliarden Ton-
belpreis ausgezeichnet. nen Rohöl holen die Förderländer aus dem Boden.
Aber wenige Jahre später bereits beschrieb Ra- Da diese Ressourcen aus früheren Erdepochen
chel Carson 1962 in ihrem Buch „Silent Spring“ unwiederbringbar nach wenigen Jahrhunderten
(Der stumme Frühling) die verheerenden Folgen versiegt sein werden, und die ersten Anzeichen
des großflächigen DDT-Einsatzes in Amerika, dem der Begrenztheit dieser Rohstoffe seit einigen
alle Lebewesen zum Opfer fielen. Sie erfuhr sehr Jahrzehnten immer offensichtlicher werden, wird
viel Unterstützung und zehn Jahre später belegte die Suche nach Alternativen immer notwendiger.
die USA das Insektizid DDT mit einem Verbot. In Amerika wie auch in anderen Ländern forschen
Das sehr aktive Kontakt-Insektizid hatte in vie- Wissenschaftler an der Nutzung alternativer Res-
len Ländern zu einer drastischen Reduzierung der sourcen aus nachwachsenden Rohstoffen, wie
Malariafälle geführt. Auch im Agrarsektor wurde beispielsweise Saccharide, eine weitgehende or-
es gegen eine Vielzahl von Schädlingen einge- ganische Chemie aufzubauen (Abbildung 8). Aus
setzt. den Sacchariden lassen sich Alkohol und Essig-
Seine Beständigkeit gegenüber natürlichen Ab- säure herstellen, die wiederum zu Aceton weiter
baureaktionen hat trotz der relativ geringen Gif- verarbeitet werden können.
Abbildung 11: tigkeit weltweit zu Anwendungs-Einschränkungen Aus der Bio-Diesel-Herstellung fallen große
Solvay-Verfahren und Einsatzverboten geführt. Mengen an Glycerin an, für die ebenfalls noch
zur Soda-Gewin- Anwendungen gesucht werden (Abbildung 9).
nung aus Salz Die Chemie aus nachwachsenden Rohstoffen ist
ein relativ junger Zweig der Wissenschaft. Hier
werden noch viele Ideen notwendig sein, um eine
neue organische Chemie aufzubauen: nachhaltig
– energieschonend – quantitativ und mit relativ
unschädlichen Substanzen.
Wohin mit den Salzhalden?
Salz, Kochsalz oder Natriumchlorid ist ein Roh-
stoff, von dem wir auf der Welt gesegnet sind,
wie Sand, Luft und Kalk. Die Meere könnten mit
durchschnittlich 3 Prozent an Natriumchlorid
soviel ohne großen Aufwand davon liefern, dass
davon die gesamte Erde meterhoch überzogen
werden kann.
12 CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008Druckaufschluss in Natronlauge
geht das Aluminium als Hydro-
xoaluminat in Lösung, während
das Eisenhydroxid als feiner un-
löslicher Schlamm mit hohen
Alkali-Restgehalten übrig bleibt. AUFSÄTZE
Nun wäre der „Rotschlamm“
mit dem hohen Eisengehalt
eine ideale Rohstoffquelle für
die Stahlindustrie, wenn der
Alkaligehalt unterhalb eines
Prozentes läge. Aber trotz aller
Waschaktionen ist er nicht unter
5 Prozent zu bekommen. Wer
schon einmal Eisenhydroxid im
Laborfilter hatte, kann sich ein
Bild von dem schleimigen Rot-
schlamm machen, der eine ho-
Abbildung 12: Wasser-Einsparung durch Nutzung in he Adsorptionskraft besitzt. So werden Millionen
mehreren Betrieben von Rotschlamm-Tonnen auf riesigen Deponien
gehortet. Sie würden in den Stahlhochöfen die
An einigen Stellen türmen sich hundert Meter Ausmauerungen zerstören.
hohe Abraumhalden der Kali-Bergwerke. Denn Diese „Rotschlämme“ recyclingfähig zu machen,
erst muss das Natriumchlorid abgetragen werden, wäre beispielsweise ebenfalls eine lohnende Auf-
um an das zu Düngerzwecken notwendige Kali- gabe für patente Chemiker, denn bisher lassen
umchlorid heranzukommen. Lösungen noch auf sich warten.
Im Verbund der im Meer gelösten Salze ist Na- Viele Schlämme, Filterstäube und Fehlchargen
triumchlorid das mit der besten Löslichkeit im Be- landen auf Deponien, weil noch keine passenden
reich der üblichen Witterungen (Abbildung 10). wirtschaftlichen Verfahren gefunden wurden.
Eine der besten Anwendungen und Nutzung Auch Abwässer oder Säuren, Lösungsmittel
der Rohstoff-Quelle Kochsalz sind das Solvay-Ver- und andere Hilfsstoffe können durch Zwischen-
fahren zur Soda-Gewinnung (Abbildung 11) und schalten geeigneter Aufarbeitungsstufen im Kreis
die Kochsalz-Elektrolyse. Während die Elektroly- gefahren werden. Nur sind diese Aufarbeitungs-
sen derzeit vom Amalgam-Anlagen auf Membran- prozesse noch nicht gesucht oder gefunden wor-
Verfahren umgestellt werden, um auf das giftige den: Ein noch weites Feld für Forschungen und
Quecksilber verzichten zu können, stellt das Entwicklungen.
schon relativ alte Soda-Verfahren weiterhin mit Eine sehr nützliche Methode stellt die Pinch-
seinen internen Kreisläufen eines der nachhal- Methode dar: Sowohl Wärmeenergie als auch
tigsten Prozesse dar. Wasser, Lösungsmittel und andere Hilfsstoffe
Seitdem sind wenig neue Verfahren entwickelt
worden, die in nennenswerten Mengen das Natri- Abbildung 13: Vorgehens-Skizze für neue Ideen
umchlorid als Ressource verwenden. Für findige
Chemiker stehen also auch hier die Tore weit of-
fen.
Einstieg in die Nachhaltige Chemie
Viele chemische Reaktionen verlaufen auch in
der Technischen Chemie noch mit sehr mageren
Ausbeuten, belasten die Umwelt mit großen
Schadstoffmengen und produzieren eine Menge
an Abfall, für den keine weitere Verwendung be-
steht.
Ein Musterbeispiel an unvollständiger Kreislauf-
führung stellt der Bauxit-Aufschluss nach dem
Bayer-Verfahren dar: Bauxit ist einer der haupt-
sächlich verwendeten Rohstoffe für die Alumi-
nium-Gewinnung und besteht im Wesentlichen
aus Aluminium- und Eisenoxid (etwa 2:1). Beim
CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008 13Herausforderungen für die Chemie
Gefahren unter allen möglichen Parameter-Ein-
stellungen einschätzen zu können.
Die Beispiele offener Flanken in der che-
mischen Wissenschaft und Forschung ließen sich
noch beliebig fortsetzen. So bedarf es nicht der
Aufzählung von Forschungsaufwendungen in der
Medizin und Toxikologie. Sie liegen deutlich auf
der Hand und über sie berichten die Medien auch
am ausführlichsten.
Zusammenfassung
Es galt aufzuzeigen, dass einer zukünftigen Gene-
ration nicht der Stoff für Forschung und Entwick-
lung ausgehen wird. Vieles wurde bereits erreicht.
Auf manchem Resultat lässt sich aufbauen.
Untersuchungen zum nachlassenden Interesse
junger Menschen an dem Beruf des naturwissen-
Abbildung 14: Einige Optimierungsbedarfs-Felder im Umweltschutz
schaftlichen Forschers zeigten den Bärendienst
der Chemischen Industrie auf, den sie mit ihrer
können wenigstens durch den Verbund von Be- zur Schau gestellten Perfektion, den scheinbar
trieben mehrfach genutzt werden (Abbildung 12). abgeschlossenen und ideal gelösten Forschungs-
So lassen sich Kühlwässer noch zum Lösen von und Entwicklungs-Projekten und der „Alles-im-
Rohstoffen nutzen, kondensierte Brüden für die Griff“-Mentalität auf allen Gebieten verbreiten:
Herstellung von vollentsalztem Wasser (E-Wasser) Junge Leute suchen sich folgerichtig andere Betä-
und mitunter eignen sich Abwässer auch noch für tigungsfelder, wenn denn alles in der Chemie in
die Bewässerung von Garten- und Parkanlagen. „trockenen Tüchern“ ist.
Anwendungen für diese Methode in den Betrie- Zu optimieren wird es immer etwas geben. Für
ben zu finden, kann auch eine sehr erfolgreiche das Anpacken von Verbesserungen und Optimie-
Arbeit sein. rungen ist eine Reihe von Methoden bekannt und
weitere werden ständig entwickelt. Abbildung 13
Warnung vor gefährlichen Reaktionen kann nur beispielhaft einige Vorgehensweisen zi-
tieren, denn mittlerweile füllen Ratschlag-Bücher
Eine ganze Reihe von Reaktionen birgt noch ein für systematisches Verbessern ganze Regale.
hohes Risiko. Ob das exotherme Reaktionen sind, Alleine der Umweltschutz ist lange Zeit als zwei-
oder sehr giftige Stoffe im Spiel sind, ja, selbst dimensionale Service-Tätigkeit angesehen worden.
wenn nicht bekannt ist, dass bei dieser Reaktion In welchen mehrdimensionalen Netzwerken
unbeherrschbare Situationen auftauchen können. Umweltschutz, mit Umweltchemie, Toxikologie,
Wenn unerfahrene Fachleute Aufgaben übertra- Medizin, Biologie, Verfahrenstechnik, Logistik, Be-
gen bekommen, denen sie nicht gewachsen sind, triebswirtschaft, Managementtechniken, Kommu-
und das kommt bei den zunehmenden „Reinge- nikation und anderen Wissenschaften verknüpft
nierungs-Cyclen“ und „Change-Management-Akti- ist, ist erst in den letzten Jahren auch weiteren
onen“ gar nicht so selten vor, können leicht auch Kreisen bewusst geworden. Abbildung 14 verweist
bei systematischen Methoden der Risiko-Analyse auf einige rudimentäre Perspektiven für den Opti-
Situationen als harmlos eingestuft werden, die es mierungsbedarf im Umweltschutz. CLB
keineswegs unter allen Umständen sind.
Bei den Edelmetall-Reaktionen wurde es Ende
der 80-iger Jahre leider aus Angst vor Imageschä-
den versäumt, im Rahmen des Europäischen Me-
tallverbandes Eurometaux gefährliche Reaktionen
systematisch zu verfolgen. Seitdem ereigneten
sich zahlreiche Explosionen auch mit Todesfolge,
die mit einem offenen Informations- und Erfah-
rungsaustausch sicherlich zum Teil hätten vermie-
den werden können.
Hier wird ebenfalls die Europäische Chemi-
kalienzulassung nach der REACH-Verordnung
einiges verbessern, aber es bedarf noch viel Un-
tersuchungsarbeit und Spürsinn, um die gröbsten
14 CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 59. Jahrgang, Heft 01/2008Sie können auch lesen
