Fortschrittin derForschung - files.vogel.de · 4Februar2016 Laborpraxis Mitneuenvorkonfigu riertenPumpensystemen lassensichVakuum anwendungenoptimal durchführen. Seite20 WennLaboregeplantwerdenmüssen,gilteseineVielzahlvonEnt

www.laborpraxis.de Februar 2016 40. Jhg. LP 1/2

ERNEUERBARE ENERGIEN

Nanopartikel fr moderneSolarzellen Seite 16

WASSER- & UMWELTANALYTIK

Ist die Normenvielfalt nochzeitgem? Seite 40

LEBENSMITTELANALYTIK

So analysieren SieMykotoxine effizient Seite 46

VAKUUMTECHNOLOGIE

Fortschritt inder Forschung

Seite 20

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Laborpraxis Februar 2016 3

E d i t o r i a l L P 1 / 2

Das Highlight aus Sicht der Laboranwender wird in diesem Jahr sicherlich dieAnalytica hrt man doch aus Richtung des Veranstalters nur positive Mel-dungen im Hinblick auf Programm und Ausstellerzahlen. Doch das Labormesse-Jahr startet schon im Mrz, denn dann findet in Frankfurt am Main die ersteLab-Supply 2016 statt. Diese eintgige Fachausstellung hat sich in den ver-gangenen Jahren als populre Veranstaltung etabliert, die mit Regionalittund umfangreichem Weiterbildungsprogramm punktet. Wer sich also fr Vor-trge zu Themen wie Refraktometrie oder optimierter HPLC interessiert, demsei der 2. Mrz ans Herz gelegt. Dann findet in der Jahrhunderthalle in Frank-furt die erste Lab-Supply 2016 statt (mehr dazu finden Sie auf S. 50).

Was uns bewegt...

Genormte Verfahren im Labor sind wichtig! Gerade wenn sie in so kritischenBereichen wie der Wasseranalytik Anwendung finden. Doch ist die heutigeNormenvielfalt noch zeitgem? Unsere Autoren haben in den vergangenenLP-Ausgaben spezifische Verfahren unter die Lupe genommen. Ab Seite 40finden Sie eine Zusammenfassung dieser Ergebnisse und einer Einschtzungunserer Experten.

D R . I L K A O T T L E B E N , [email protected]

Der Fusionsreaktor Wendelstein 7-X hat am 3. Februar erstmals ein Wasserstoff-Plasma erzeugt. Nach zehn Jahren der Montage und der Betriebsprfung istdie Forschungsanlage von Bundeskanzlerin Angela Merkel erstmals gestartetworden. Ob das mehr als eine Milliarde teure Projekt die Lsung fr unsereEnergieprobleme sein wird, bleibt abzuwarten. Ein Beispiel fr den deutschenForschergeist ist es allemal!

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Wollten Sie schon immer wissen, ob Sie genug verdienen? Was Labormitarbei-ter im Durchschnitt pro Jahr verdienen und wie beispielsweise berstundenvergtet werden das und andere spannende Daten zum Thema Gehalt in derLaborbranche, erhalten Sie in unserem kostenfreien B2B-Gehaltsreport, an demim vergangene Jahr zahlreiche LP-Leser teilgenommen haben (Stichwort Ge-haltsreport auf www.laborpraxis.de).

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4 Februar 2016 Laborpraxis

Mit neuen vorkonfigurierten Pumpensystemenlassen sich Vakuumanwendungen optimaldurchfhren. Seite 20

Wenn Labore geplant werden mssen, gilt es eine Vielzahl von Entscheidungen zu treffen. Integrierte Planung hilft dabei. Seite 24

Bei der knstlichen Photosynthesenutzt man quasi ein knstliches Blatt,das unmittelbar Wasserstoff durchWasserspaltung erzeugt.P R O F . D R . T H O M A S H A N N A P P E L ,Leiter Institut fr Photonik, Technische Universitt Illmenau

Seite 14

I n h a l t L P 1 / 2

RUBRIKEN

Editorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Highlight News digital . . . . . . . . . . . 6

Top 10 www.laborpraxis.de . . . . . . . . 7

Marktbarometer . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Wissenschaft & Forschung . . . . . . . . 10

Termine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Weiterbildung . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Wirtschaft & Mrkte . . . . . . . . . . . . 56

Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Vorschau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Die letzte Seite . . . . . . . . . . . . . . . 58

ERNEUERBARE ENERGIEN

Wasserstoff effizient erzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . .14Knstliche Photosynthese als Lsung

Dispersion als Lsung? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16Organische Halbleiternanopartikel fr umweltfreundlicheSolarzellen

Produktmeldungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

LABORTECHNIK

Mit Hochvakuumsystemen von der Forschung zum Fort-schritt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20Optimale Vakuumsysteme fr Laboranwendungen

Sanierung oder Neubau? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24Laborsymposium bringt Experten und Anwender zusammen

Planung gut, alles gut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26Integrierte Laborplanung aus einer Hand ein SchweizerBeispiel

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Schimmelpilzgifte sind gefhrlich. Mit der HPLC/MS lassen siesich in Lebensmittelproben effizient nachweisen. Seite 46

Nachhaltig sozial? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30Nachhaltigkeit als Teil des modernen Labormanagements Teil 2

Produktnews . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

BIO- & PHARMAANALYTIK

Blutzuckerspitzen senken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36Heilpflanzenextrakt auf bioaktive Inhaltsstoffe untersucht

Produkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

WASSER- & UMWELTANALYTIK

Normenvielfalt noch zeitgem? . . . . . . . . . . . . . . . . .40Genormte photometrische Verfahren in der Wasseranalytik

Produktinformationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

LEBENSMITTELANALYTIK

Neun auf einen Streich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46Effiziente Multimethode fr die Mykotoxinanalytik

Produktneuheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49

Nachhaltiges Handeln inUnternehmen beinhaltetauch viele soziale Aspekte.Wir haben sie zusammen-gefasst. Seite 30

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I n h a l t w w w. l a b o r p r a x i s . d e

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ORPRAXIS

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KOSTENFREIES WEBINAR

Zehn goldene GMP-RegelnMit der Verffentlichung der Good Manufacturing Practice-Richtlinien wurde auch die Empfehlung festgehalten, denLieferanten strker in den internen Qualifizierungsablaufeinzubinden. Lernen Sie in dieser Webinar-Aufzeichnung, wieSie mit zehn einfachen Regeln den Einstieg in die effizienteund nachverfolgbare Laborarbeit schaffen.

Stichwort: Webinar Anton Paar

Videos, Training, Infos...auf www.labo

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LABORWASSER

Die richtige Anlage findenOhne Wasser kann kein Labor arbeiten, denn es ist das wich-tigste Reagenz und Lsungsmittel. Dennoch ist vielen An-wendern nicht bewusst, wie entscheidend die Laborwasser-Aufbereitung fr ihre Arbeit ist. Dieser Leitfaden zeigt, wel-che Aspekte Sie bei der Entscheidung fr ein neues Rein-oder Reinstwassersystem beachten sollten.

Stichwort: Whitepaper Reinstwasser

DATENVERLUSTE

Die verrckten Top 10Jedes Jahr stellt das Datenret-tungsunternehmen Kroll Ontrac dieTop 10 der ungewhnlichsten Da-tenverluste aus den eigenen Labo-ren vor. Dabei ist es schon erstaun-lich, wie die Experten Daten retten.

Stichwort: Datenverluste

ARBEITSSICHERHEITSBAROMETER

Psychische ProblemeDie Mehrheit der deutschen Unter-nehmen hat die psychische Gesund-heit ihrer Mitarbeiter noch nichtausreichend im Blick. Nur ein Vier-tel legt ein besonderes Augenmerkauf psychische Belastungen.

Stichwort: Dekra Arbeitssicherheit

PHARMABRANCHE

Das gelobte LandIndien erwchst zum gelobten Landfr die Pharmaindustrie. Expertenvon Global Data sagen fr 2020 ei-nen gewaltigen Wachstumsschubvoraus. Treiber ist u.a. der Gene-rikamarkt.

Stichwort: Pharmamarkt Indien

MODERNE PRODUKTION

Biotechnologie 4.0Industrie 4.0 erfordert eine durch-gehende Datenerfassung, um auto-matisierte Prozessabfolgen in kom-plexen Produktionsumgebungen zusteuern. Ein Beispiel dafr ist dieKultivierung lebender Zellen.

Stichwort: Biotechnologie 4.0

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Sichere GefahrstofflagerungUnsere Webinaraufzeichnung zeigt fr die Gefahrstofflage-rung vielfltige, neue Mglichkeiten auf, die dem aktuellenStand der Technik und Vorschriften entsprechen. Insbeson-dere die individuellen Bedrfnisse der Anwender sowie dieProzesssicherheit stehen im Fokus der Lsungen zur Lage-rung von brennbaren Flssigkeiten, Suren und Laugen.

Stichwort: Webinar Gefahrstoffe

Top 10 Artikelauf www.labo

rpraxis.de

REINSTWASSER:Manahmen fr bessere Wasserqualitt in der LC-MS

WEICHMACHER:Phthalate machen dick

SKURRILES UND NTZLICHES FR DAS BRO:20 Must-haves fr den Arbeitsplatz

LEITFHIGKEITSMESSUNG:Was bei der Leitfhigkeitsmessung zu beachten ist

STUDIE ZUM THEMA ROHMILCH:Rohmilch schtzt vor Allergien

EPIGENETISCHER SCHALTER:bergewicht kann manchmal abgeschaltet werden

MIKROPLASTIK:Mikroplastikpartikel in Speisefischen

MORBUS PARKINSON:Entdeckung der Krankheitsursache rckt nher

VENUSFLIEGENFALLE:Pflanzen knnen rechnen

BESTANDSMANAGEMENT UND ANALYSETRENDS:So vermeiden Sie alltgliche Fehler im Labor

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328 Entwicklungs-projekte mit Chance auf

Abschluss bis 2019

Z a h l e n & M r k t e L P 1 / 2

Mark tbarometerTREIBHAUSGASEMISSIONEN

Klimaschutz mit Bioethanol?Biokraftstsoffe mssen erst ab 2017 eine Mindesteinsparungan Treibhausgasemissionen von 50% erreichen. Bioethanol er-reichte 2015 im Vergleich zu fossilem Benzin bereits ber 62%.

CHEMIEBRANCHE

Die beliebtesten ArbeitgeberIn einer aktuellen Umfrage wurden rund 20 000 Studenten ausdem Bereich Chemie nach ihren bevorzugten Arbeitgebern be-fragt. BASF und Bayer stehen ganz oben auf der Wunschliste.

Quelle: XXXX

Quelle: IHS

GLOBALER MONONATRIUMGLUTAMAT-MARKT

Asien treibt Wachstum

Quelle: Bundesverband der deutschen Bioethanolwirtschaft (BDBe)

Quelle: vfa

AUSBLICK BIS 2019

Krankheiten besser behandeln

Grafik

Grafik

Grafik

Treibhausgas-emissionen

Bioethanol 2015:

minus 62%verglichen mitfossilem Benzin

Bild:

SophiaWinters-Fotolia

Quelle: Studitemps 11/2015 Grafik

1 BASF 29,7%

2 Bayer AG 23,9%

3 Evonik Industries 9,4%

4 Henkel 8,9%

5 Wacker Chemie 5,4%

6 Lanxess 4,1%

7 Linde AG 3,5%

8 Brillux 3,2%

9 Hoechst 2,9%

10 3M 2,8%

Bild:destina-Fotolia

Bild:fosin-Fotolia.com

Haupttreiber fr Wachstum:Thailand, Indonesien,Vietnam und China

gefolgt vonBrasilien und

Nigeria

Asienkonsumiert

88%,China allein

55%, des weltweitverbrauchtenNatrium-glutamats

Anstiegdes geschtztenglobalen Bedarfs:

3Miot(2014)

3,9Miot(2019)

bis 2019 rund

120 Krankheitenbesser behandel- oder

vermeidbar

wichtige Indikationen:Infektionskrankheiten,Herz-Kreislauf-Erkran-kungen, Krebs, seltene

Erkrankungen

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Z a h l e n & M r k t e L P 1 / 2

Quelle: BIO Deutschland

LIQUID-HANDLING-AUSRSTUNG

Globaler Markt im Aufwrtstrend

DEUTSCHE BIOTECHNOLOGIE-BRANCHE

Optimistischer Start ins neue Jahr

Grafik

2014:

2,9

2019:

3,4Mrd. US-Dollar

Mrd. US-Dollar

8,3%durchschnittlicheWachstumsrate

Einnahmen 2015:553 Mio. Euro =

38% mehrals 2014

2016:Neue Investitio-nen in Personal-aufbau und F&E

geplant

Grafik

Quelle: BBC Research

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W i s s e n s c h a f t & F o r s c h u n g L P 1 / 2


HELICOBACTER PYLORI

Hatte Gletschermumie tzi Magenprobleme?Jena Das Bakterium Helico-bacter pylori findet sich heutebei der Hlfte aller Menschenim Magen. Unter ungnstigenBedingungen kann es Magen-geschwre und Krebs verursa-chen. Einem internationalenForschungsteam unter Beteili-gung von Forschern des Max-Planck-Instituts fr Mensch-heitsgeschichte ist es nun ge-lungen, ein H. pylori-Genomaus der 5300 Jahre alten Glet-schermumie tzi zu entschls-seln. berraschenderweise er-

gab der Vergleich mit heutigenH. pylori-Bakterien, dass derStamm der Gletschermumieasiatischen und nicht europi-schen Stmmen hnelt. DiesesErgebnis wirft neue Fragen zuden frhen Wanderungsbewe-gungen der Menschen nach Eu-ropa auf. Weitere Vergleichemit historischen Funden ausAsien und Afrika aus unter-schiedlichen Epochen sind n-tig, um die europischen Wan-derungsbewegungen nachvoll-ziehen zu knnen. dpo

Rekonstruktion der Gletscher-mumie tzi, der wahrscheinlichunter Magenproblemen litt.

Bild:Wikimedia/Thilo

Parg/CCBY

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FORTPFLANZUNG

Zeugungsfhig dank dicht gepackter SpermienMarburg Bei der Spermien-bildung addieren sich die Ef-fekte mehrerer unterschiedli-cher Proteine, die zur Verklei-nerung der Spermienkerne bei-tragen. Das folgern Biologin-nen der Universitt Marburgaus Experimenten an Frucht-fliegen-Mnnchen. Die For-scherinnen behinderten dieVerdichtung des Erbguts in denSpermien, woraufhin die be-troffenen Tiere ihre Zeugungs-fhigkeit einbten. Die Erb-substanz DNA liegt im Zellkern

in verpackter Form vor. In Kr-perzellen besteht die Verpa-ckung aus speziellen Eiwei-verbindungen, den Histonen.Diese werden durch Protamineersetzt, wenn Spermien gebil-det werden, was zu einer star-ken Verdichtung des Erbmate-rials fhrt. Die Ergebnisse deraktuellen Studie belegen, dassmindestens drei Proteine beider Umorganisation der Verpa-ckung zusammenwirken, umdas Erbgut in den Spermien zuverdichten. dpo

Marburger Forscherinnen unter-suchten an Fruchtfliegen-Mnn-chen, welche Faktoren an derenSpermienbildung beteiligt sind.

Bild:TheA

lphaWolf/Common

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EISGLTTE

Darum schlittern wir im WinterJlich Erst seit etwa einhun-dertundfnfzig Jahren be-schftigen sich Wissenschaftlermit der Frage, wie es dazukommt, dass Eis berhaupt sorutschig ist. Andere Festkrperaus Metall oder Kunststoffenbieten auch wenn sie perfektglatt geschliffen sind deut-lich mehr Reibungswiderstandals Eis. Aus dem Schwimmbadwei man allerdings: Bringtman Wasser ins Spiel, dannverwandeln sich Fliesen in eineRutschbahn. Auch bei Eis ma-

chen Forscher eine dnne Was-serschicht auf der Oberflchefr die Gltte verantwortlich.Um den Effekt dieser dnnenWasserschicht in eine Formelzu packen, msste man Genau-eres ber sie wissen. Das groeProblem bei allen Theorien zurReibung ist aber, dass man dieReibungsflche selbst nur sehrschwer untersuchen kann, er-lutert Bo Persson vom Jli-cher Peter Grnberg Institut(PSI). Denn die Kontaktregionder sich berhrenden Flchen

ist verborgen. Persson hat einmathematisches Modell entwi-ckelt, das die Reibungskraftzwischen einer Eisschicht undeinem darauf befindlichen be-wegten Krper beschreibt. Da-mit knnte es in Zukunft mg-lich sein, Materialien fr be-sonders glattes oder besondersrutschfestes Verhalten auf Eiszu optimieren. Persson arbei-tet nun daran, das Reifenmate-rial schlechthin Gummi inseine Berechnungen mit einzu-beziehen. dpo

Gieen Kommt es zu Anti-biotikaresistenzen, dann wer-den Reserveantibiotika einge-setzt bei multiresistentenEnterobakterien ist Colistineines der wenigen noch wirk-samen Antibiotika. Doch auchdiese Option knnte bald aus-gedient haben: Im November2015 wurde in China ein neu-es Colistin-Resistenzgen ent-deckt. Wissenschaftler desDeutschen Zentrums fr In-fektionsforschung (DZIF) undder Uni Gieen konnten dasResistenzgen mcr-1 nun auchin Deutschland nachweisen in einer Humanprobe aus demJahr 2014.

Mnchen Angststrungensind die am weitesten verbrei-teten psychiatrischen Erkran-kungen. Ein Drittel der Pati-enten mit Angsterkrankungenspricht nicht auf die derzeitverfgbaren Behandlungsme-thoden an. In einer Studiekonnten Forscher am Max-Planck-Institut fr Psychiat-rie zeigen, dass ein verbesser-ter Schutz der Mitochondrienin Zellen angstlsende Wir-kung hat. Dieses verbesserteVerstndnis dafr, wie mito-chondriale VernderungenAngst beeinflussen, knnteder Schlssel zu neuartigenBehandlungsmethoden sein.

Ulm Der Arzneistoff Ambro-xol wird unter dem Handels-namen Mucosolvan bei Hustenund festsitzendem Sekret inden Atemwegen eingesetzt.Bislang war lediglich geklrt,wie der Wirkstoff Schmerzenmindert. Forscher an der UniUlm, konnten nun erstmalsden fr die Schleimlsungverantwortlichen molekularenMechanismus nachweisen:Ambroxol stimuliert mithilfedes Botenstoffs Kalzium (Ca2+)die Ausschleusung von Ab-fallprodukten aus der Zelle.Dies knnte zu neuen Thera-pieanstzen fr neurodegene-rative Krankheiten fhren.

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Bochum Forscher der Uni-versitt Bochum haben in Zu-sammenarbeit mit Kollegenaus Osnabrck, Bremen undGttingen eine zweite Riesen-pore fr den Transport vongefalteten Proteinen in be-stimmte Zellorganellen, diePeroxisomen, entdeckt. Eineerste Riesenpore hatte dieGruppe bereits vor fnf Jah-ren beschrieben. Peroxisomensind am Abbau von Fettsurenbeteiligt und entschrfen gif-tiges Wasserstoffperoxid inder Zelle. Sie sind mit zahlrei-chen Enzymen ausgestattet,die sie aus der Zellflssigkeitimportieren mssen.

Tbingen Ein interdiszipli-nres Team aus Forschern desInstituts fr Bioinformatik(ZBIT), der Rechtsmedizin,des Zentrums fr quantitativeBiologie (QBiC) sowie Bioana-lytikern vom Forschungsinsti-tut fr Augenheilkunde (FIA)am Universittsklinikum hatein Verfahren entwickelt, dases erlaubt, Verbrechen mitSchuss- oder Stichwaffendeutlich genauer als bisher zurekonstruieren. Organspezifi-scher Proteinsignaturen sol-len den Forschern nun dabeihelfen, die Flugbahn von Pro-jektilen besser berprfen zuknnen.

Tbingen Bilder werden imAuge wesentlich umfassenderverarbeitet und interpretiertals bisher bekannt. Ein For-scherteam um Professor Tho-mas Euler und Professor Mat-thias Bethge von der Univer-sitt Tbingen hat in einerStudie die Kanle untersucht,ber die Informationen ausdem Auge ins Gehirn geleitetwerden. Dabei identifiziertensie zahlreiche neue Zelltypenund stellten zudem fest, dassdie Netzhaut ber bis zu 40verschiedene Kanle ins Ge-hirn verfgen drfte dop-pelt so viele wie bislang ange-nommen.

HELICOBACTER PYLORI

Per Mikroschwimmer zur MagenwandStuttgart Das im menschli-chen Magen hufig vorkom-mende Bakterium Helicobacterpylori versteht es, sich durchdie zhe Magenschleimhauthindurch zu bewegen. Forscherdes Max-Planck-Instituts frIntelligente Systeme haben einknstliches Mikrovehikel ge-schaffen, das ebenfalls viskoseSchleimhute durchdringenkann. Eines Tages knnten sol-che Schwimmer pharmazeuti-sche Wirkstoffe an die Magen-wand transportieren. dpo

Ein winziger Schwimmer in Form eines Korkenziehers kann durch diezhe Magenschleimhaut, dargestellt durch die schwarzen Fden, zurMagenwand (unten) vordringen, weil eine Beschichtung mit demEnzym Urease die Schleimhaut lokal verflssigt.

Bild:AlejandroPosada

UMWELTVERSCHMUTZUNG

Mikroplastik in Fischen und PflanzenfressernBremerhaven Wissenschaft-ler des Alfred-Wegener-Institu-tes, Helmholtz-Zentrum fr Po-lar- und Meeresforschung un-tersuchen die Menge und Ver-breitung von Mikroplastik imMeer sowie dessen Auswirkun-gen auf die Meeresbewohner.In zwei Studien haben die Bio-logen weitere Tiergruppenidentifiziert, die Mikroplastik-partikel aufnehmen. Die ersteGruppe umfasst Nord- und Ost-see-Speisefische wie Kabeljauund Makrelen; die zweite Grup-

pe sind Pflanzenfresser wieStrandschnecken, die sich vonGroalgen ernhren und Fi-schen sowie Krebsen als Beutedienen. Die Wissenschaftlerhaben den Verdauungstraktund Mageninhalt von 290 Ma-krelen, Flundern, Heringen,Dorschen und Klieschen ausder Nord- und Ostsee unter-sucht. Dabei zeigte sich, dassder Hering zu bestimmten Jah-reszeiten keine Mikroplastikp-artikel aufzunehmen scheint.Bei der Makrele hingegen

schwankte der Prozentsatz derTiere mit Mikroplastik in denVerdauungsorganen je nachMeeresregion zwischen 13 und30 Prozent. Das Langfristzielder Forscher lautet, eine ge-naue Risikoabschtzung dar-ber abgeben zu knnen, mitwelcher Wahrscheinlichkeit be-stimmte Tiergruppen Mikro-plastikpartikel aufnehmen. We-nig bekannt ist bisher ber dieFolgen der Plastikaufnahme frdie Fische als auch fr dieStrandschnecke. dpo

EVOLUTION

Starkes Immunsystem durch Neandertaler-Gene?Leipzig, Paris/Frankreich Als moderne Menschen vor vie-len Tausend Jahren in Europaauf Neandertaler trafen undsich mit ihnen fortpflanzten,erbten einige NachkommenGenvariationen, deren TrgerInfektionen besser abwehrenkonnten. Dieses Neandertaler-Erbe knnte aber auch dafrverantwortlich sein, dass eini-ge Menschen anflliger fr Al-lergien sind. Wissenschaftlervom Max-Planck-Institut frevolutionre Anthropologie in

Leipzig und vom Institut Pas-teur und dem CNRS in Paris be-legen jetzt in zwei voneinanderunabhngigen Artikeln diewichtige Rolle artbergreifen-der Beziehungen fr die Evolu-tion des Menschen und des an-geborenen Immunsystems.Die Vermischung mit altenMenschenarten wie dem Nean-dertaler und dem Denisova-Menschen hatte Auswirkungenauf die genetische Diversitteiniger angeborener Immunge-ne der Familie der Toll-Like-

Rezeptoren, erklrt Janet Kel-so vom Max-Planck-Institut frevolutionre Anthropologie inLeipzig. Diese und andere an-geborene Immungene weiseneinen hheren Neandertaleran-teil auf als der Rest des Ge-noms, ergnzt Lluis Quintana-Murci vom Institut Pasteur unddem CNRS in Paris. Das zeigt,wie wichtig der artbergreifen-de Austausch von Genen frdie Evolution des angeborenenImmunsystems beim Menschengewesen sein knnte. dpo

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10. 13. Mai 2016Mnchen

Halle B2 | Stand 105

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COPD-PATIENTEN

Rauchen beeintrchtigt zellulren Protein-SchredderNeuherberg Wissenschaftlerdes Helmholtz-Zentrums Mn-chen haben in Zusammenarbeitmit Kollegen vom Klinikum derUniversitt Mnchen und demDeutschen Zentrum fr Lun-genforschung (DZL) gezeigt,dass Zigarettenrauch die Akti-vitt des Immunoproteasomsvermindert. Zudem weisen Pa-

tienten mit chronisch obstruk-tiver Lungenerkrankung (COPD)verringerte Immunoproteasom-Level auf. Dies knnte dazubeitragen, dass COPD-Patien-ten anflliger gegenber Atem-wegs-Infekten sind. Das Im-munoproteasom ist eine Struk-tur in Sugetierzellen unddient dem Abbau von zellfrem-

den Eiweimoleklen, wie sieetwa bei einer Virusinfektionvorliegen. Seine Funktion istmit einem zellulren Schreddervergleichbar. Die dabei entste-henden Proteinstcke werdengezielt dem Immunsystem pr-sentiert, welches spezifischeAbwehrmanahmen vorberei-tet. Das Forscherteam fand he-

raus, dass Rauchen diesenSchutzmechanismus des Im-munsystems entscheidend be-hindert. Die Forscher wollennun prfen, ob eine geringereAktivitt des Immunoprote-asoms als Biomarker fr die er-hhte Anflligkeit gegenberviralen Infektionen bei COPDdienen knnte. dpo

HOX-GENE

Gene steuernFressverhaltenHeidelberg Mit Untersu-chungen an der Fruchtfliegehaben Biologen der UniversittHeidelberg neue Erkenntnissedarber gewonnen, wie Fress-verhalten kodiert und gesteu-ert wird. Dazu hat das Wissen-schaftlerteam die Funktion ei-nes speziellen Entwicklungs-gens aus der Hox-Genfamilie inden Blick genommen. DiesesGen ist wichtig fr die Auf-rechterhaltung einer motori-schen Einheit im Kopf der Flie-ge, die aus einem Muskel undden anregenden Neuronen be-steht und die Nahrungsaufnah-me der Fliege ermglicht. Wardas untersuchte Hox-Gen inseiner Funktion beeintrchtigtoder defekt, wurde diese Ein-heit nicht oder unvollstndigausgebildet und die Tiere ver-hungerten. Das Team konntezeigen, dass ein bestimmtesHox-Gen Deformed nichtnur whrend der embryonalenEntwicklung die Etablierungder motorischen Einheit zumFressen kontrolliert. Es ist auchin spteren Lebensphasen da-fr zustndig, ihre Funktionaufrecht zu erhalten. Die Stu-dien zeigen, dass Hox-Gene ei-ne Schutzfunktion in Neuronenausben. Sobald dieser Schutznicht mehr vorhanden ist, de-generieren Neuronen, wie beiAlzheimer oder Parkinson. dpo

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SPECIA

LSPECIA

LE r n e u e r b a r e E n e r g i e n I n t e r v i e w


LP: Herr Prof. Hannappel, fossile Brenn-stoffe sind nicht unbegrenzt verfgbar.Weltweit suchen Forscher nach erneuerba-ren Energietrgern, die zugleich sauberund kostengnstig erzeugt werden knnen.Welche Rolle spielt hierbei der Wasserstoff?PROF. DR. THOMAS HANNAPPEL: Durchknstliche Photosynthese, das heitdurch die Zerlegung von Wasser mithilfe

von Sonnenlicht in seine Bestandteile H2und O2, kann Wasserstoff regenerativ undnachhaltig erzeugt werden. Bei seiner an-schlieenden Verbrennung entsteht wie-der Wasser als Reaktionsprodukt. Somitkann man einen erneuerbaren, geschlos-senen Kreislauf fr die Energiewandlungund die chemische Speicherung realisie-ren, ohne die Erzeugung von Treibhaus-

Wasserstoffeffizient erzeugenKnstliche Photosynthese als Lsung

Wie kann die Frage nach sauberer Energie beantwortet werden?Der Wissenschaftler Prof. Dr. Thomas Hannappel setzt auf Wasserstoff.

Das Gesprch fhrte LP-Chefredakteur M A R C P L A T T H A U S

gasen, mit Wasserstoff als Energietrger,einem Brennstoff mit hchster Energie-dichte. Die solar betriebene, direkte Was-serspaltung ist dabei die Knigslsung,der heilige Gral der Elektrochemie. Diesewettbewerbsfhig zu entwickeln, scheintmit Konversionseffizienzen ab 15% imBereich der Mglichkeiten und wre dieLsung der globalen Energieprobleme in-klusive der Energiespeicherung. Mit unse-rem neuen Bestwert von 14%, der deut-lich ber dem bisherigen, 17 Jahre wh-renden Rekordwert von 12,4% liegt, sindwir da schon nahe dran. Diese Ergebnisse,die in einer Kooperation der TU Ilmenaumit dem Helmholtz-Zentrum Berlin, demFraunhofer-Institut fr Solare Energiesys-teme ISE und dem California Institute ofTechnology erzielt wurden, sind im Wis-senschaftsmagazin Nature Communica-tions verffentlicht worden.

LP: Mit welchen Methoden lsst sich Was-serstoff derzeit herstellen, und gibt es Pro-bleme, die hierdurch entstehen knnen?HANNAPPEL: Es gibt ganz unterschiedli-che Herstellungsmethoden fr die Wasser-stofferzeugung. Die meisten, gegenwrtigindustriell eingesetzten Methoden sindnicht regenerativ, indem konventionelleBrennstoffe wie Gas, Kohle oder l einge-setzt werden. Fr die nachhaltige, son-nengetriebene Wasserstofferzeugung gibtes prinzipiell zwei Anstze. Im erstenwird elektrische Energie genutzt, die ei-nen Elektrolyseur betreibt. Diese Herstel-lung kann regenerativ und nachhaltigsein, wenn der elektrische Strom erneu-erbar generiert wurde. Nichtsdestotrotzhat man hier zwei unabhngige, hinterein-ander geschaltete Prozesse die Erzeu-gung elektrischer Leistung, die auch miteinem konventionellen Kraftwerk erfolgen

Bei der knstlichen Photosynthesenutzt man quasi ein knstliches Blatt,das unmittelbar Wasserstoff durchWasserspaltung erzeugt.P R O F . D R . T H O M A S H A N N A P P E L ,Leiter Institut fr Photonik, Technische Universitt Illmenau

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kann und die anschlieende Wasserstofferzeugung mittels eines Elektrolyseurs.

LP: Und wie unterscheidet sich der zweiteAnsatz?HANNAPPEL: Beim zweiten, der knstlichen Photosynthese, nutzt man quasi einknstliches Blatt, das beim Eintauchenund gleichzeitigen Beleuchten unmittelbar Wasserstoff durch Wasserspaltung erzeugt, ohne einen Umweg ber einenweiteren Prozess. Dieser Variante wird beierfolgreicher Umsetzung das grte Wertschpfungspotenzial zugeschrieben. Inbeiden Fllen spielen die beiden FaktorenErhhung der Konversionseffizienz, diewir in unserer Verffentlichung schon demonstriert haben, und Erhhung der Stabilitt, d.h. Verminderung von Korrosion,entscheidende Rollen.

LP: Sie konnten nun den Wirkungsgrad derso genannten direkten solaren Wasserspal-tung von 12,4 auf 14% steigern. Wie sindSie dabei vorgegangen?HANNAPPEL: Der grundstzliche Ansatzbesteht darin, geeignete Mehrfachzellenzu verwenden und die kritischen Grenzflchen angemessen zu konditionieren.Auf dem Feld der Mehrfachsolarzellen waren wir in jngster Vergangenheit ja bereits sehr erfolgreich mit der Entwicklungder weltbesten (Vierfach)Solarzelle miteiner Konversionseffizienz von etwa 45%.Die Aufgabe bei der direkten Wasserspaltung ist allerdings noch anspruchsvoller.Hier muss die Tandemzelle im Betrieb genau die richtigen Leistungsmerkmale anden Tag legen, wie z.B. die genau richtige, generierte Spannung. Mit einem jetztpatentierten Verfahren gelang es unsdann auch noch, ganz spezifische, miteinem Katalysator beschichtete Grenzfl

chen so zu modifizieren, dass sie erhhteStabilitt und Funktionalitt zeigten.

LP: Welche Entwicklungsschritte stehennun an, und welchen direkten Nutzen wirddie Effizienzsteigerung haben?HANNAPPEL: Ein wichtiger Faktor der erhhten Effizienz unserer neuen PhotolyseZellen war der Einsatz von so genannten IIIVHalbleitern, die auf der einenSeite allerbeste optoelektronische Qualitt besitzen, auf der anderen Seite aberkostspielig als Basismaterial (Substrat)sind. Durch die Nutzung von Silizium alsHauptbestandteil und die Veredelungdurch IIIVHalbleiter knnte man hiereinen goldenen Weg beschreiten. An derVerbindung dieser beiden HalbleiterTechnologien, Silizium und IIIVHalbleiter,arbeiten wir gegenwrtig mit hoher Intensitt und Erfolg. Auch dies ist ein Forschungsziel, das gegenwrtig unter groem Wettbewerb steht und an dem renommierte Gruppen weltweit arbeiten ein generisches Element, das die ganzeOptoelektronik beflgeln kann. Mit einersolchen IIIV/SiTandemstruktur sindnchste Zielsetzungen, eine Effizienzsteigerung ber 15% und eine Stabilitt vonmehr als 1000 Stunden zu erreichen. Darber hinaus gilt die Forschung der Suchenach kostengnstigen und effizienten Katalysatoren. Und natrlich insgesamt demmikroskopischen Verstndnis dieser komplexen Zusammenspiele, wie dem Einflussder kritischen Grenzflchen, denen wiruns insbesondere verschrieben haben. AmEnde geht es ja bei dieser anspruchsvollen Aufgabe um nicht mehr oder weniger,als das wichtigste Menschheitsproblemnachhaltig und endgltig zu lsen.Vielen Dank fr das Gesprch Herr Prof.

Hannappel.

1993 Dipl-Physiker: Studium an der RWTH Aachen/TU Berlin; 19931997 Doktorandam Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Dissertation an der TU Berlin,Dr. rer. nat., Photoinduzierte Ladungstrennung in der Farbstoffsolarzelle; 19971998 Post-Doc, Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft; 19982005 Grup-penleitung, III-V Solarzellen und Grenzflchen, Hahn-Meitner-Institut Berlin;20032004 Visiting Scientist at National Renewable Energy Laboratory, CO, USA;20052011 kommissarische Abteilungsleitung Hahn-Meitner-Institut Berlin Dyna-mik von Grenzflchenreaktionen und kommissarische Institutsleitung Helmholtz-Zentrum Berlin fr Materialien und Energie, Institut Materialien fr Photovoltaik;2006 Habilitation, InP(100)-based interfaces for photovoltaics prepared via metalorganic chemical vapor deposition, Freie Universitt Berlin, Privatdozent an der FUBerlin; 20112013 wissenschaftlicher Geschftsfhrer des Solarzentrum am CIS For-schungsinstitut Erfurt seit 2011 Stiftungsprofessur Photovoltaik TU Illmenau

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Organische Solarzellen sind mecha-nisch flexibel [1], knnen in belie-bigen Farben hergestellt werdenund bieten aufgrund eines variablen De-signs viele neue Anwendungsmglichkei-ten in der Architektur und fr die mobileElektronik (s.Abb.1). Die Vision der Wis-senschaftler ist die Herstellung von orga-nischen Solarzellen in groflchigen

* S . G R T N E R , A L E X A N D E RC O L S M A N N : Karlsruher Institut frTechnologie (KIT), Lichttechnisches Institut,76131 Karlsruhe, Tel. +49-721-608-48587

* * B E R N D B A U M S T M M L E R :Instillo GmbH, 66802 berherrn

Druck- oder Beschichtungsprozessen aufRolle-zu-Rolle-Produktionslinien.In ihrer Funktionsweise unterscheiden

sich organische Solarzellen wesentlichvon ihren anorganischen Pendants. Wh-rend die allgegenwrtigen Siliziumsolar-zellen auf einem pn-bergang beruhen,werden in organischen Solarzellen licht-absorbierende Halbleiter, z.B. Polymere,mit starken Elektronen-Akzeptoren, meis-tens Fullerenen, gemischt (s.Abb.2).Elektrostatisch gebundene Elektron-Loch-Paare, die bei der Absorption von Lichtauf dem Polymer entstehen, werden ge-trennt, wenn das Elektron auf den Akzep-tor bergeht. Beide Ladungstrger werden

1 Die mechanische Flexibili-tt organischer Solarzellenund die freie Wahl der Farbeerffnen viele neue Anwen-dungen. Die Energiercklauf-zeit von nur wenigen Mona-ten ist konkurrenzlos.

Bild:F

elix

Nickel

/KIT

Dispersion als Lsung?Organische Halbleiternanopartikel fr umweltfreundliche Solarzellen

Eine neue Technologie erlaubt die Herstellung von organischen Solarzellen ausungiftigen Lsemitteln. Nanopartikeldispersionen knnten dabei der Schlssel zueiner kostengnstigeren und nachhaltigen Solarzellenproduktion in groflchigen

Druckprozessen sein. S T E F A N G R T N E R * , B E R N D B A U M S T M M L E R * * , A L E X A N D E R C O L S M A N N *

dann entlang der jeweiligen Materialdo-mnen zu den entsprechenden Elektrodenabgefhrt.Um organische Halbleiter oder Halblei-

tergemische verdrucken oder beschichtenzu knnen, werden diese in Forschungs-laboren blicherweise in chlorierten aro-matischen Lsemitteln, wie Chlorbenzol,gelst. Zwar lassen sich auf diesem Wegesehr einfach homogene lichtabsorbieren-de Schichten auftragen, jedoch lsst sichdas Verfahren nicht problemlos auf einegroflchige, industrielle Solarzellenfer-tigung bertragen. Die meisten chlorier-ten aromatischen Lsemittel sind toxischoder karzinogen und mssen deshalb in

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einem geschlossenen System verwendetwerden. Sie drfen nicht in die Umweltgelangen oder, z.B. im Fall eines techni-schen Defektes oder einer Systemwar-tung, mit Menschen in Berhrung kom-men. Die zustzlich zu installierendenSicherheitsvorkehrungen zur Vermeidungder Kontamination von Mensch und Um-welt stehen in klarem Widerspruch zumhohen Preisdruck, der auf dem Solarsektorlastet.

Unbedenkliche Lsemittel sindgefragtNachdem die Wirkungsgrade organischerSolarzellen in den letzten Jahren diewichtige Marke von 10% bersprungenhaben, sodass sie fr erste Anwendungenim Consumer-Markt interessant werden,konzentrieren sich Wissenschaft und In-dustrie nunmehr auch auf geeignete Her-stellungsprozesse, und somit unter ande-rem auf die Vermeidung von toxischenLsemitteln. Viele Forscher haben hierzudie Verwendung von weniger giftigennicht-chlorierten aromatischen Lsemit-teln wie Xylol oder Anisol untersucht. Undauch fr die oftmals verwendeten haloge-nierten Prozessadditive haben sich weit

weniger umweltgefhrdende Ersatzstoffewie Anisaldehyd gefunden [2]. Das ulti-mative Ziel ist jedoch die Verwendung vonunbedenklichen Lsemitteln wie Wasseroder einigen Alkoholen, die im Ernstfallnicht zu einer sofortigen Vergiftung vonMensch oder Umwelt fhren. Leider lsensich die organischen Halbleiter, die zurLichtabsorption in Solarzellen eingesetztwerden knnen, im Allgemeinen nicht inWasser oder Alkoholen, sodass dieser Wegzunchst verschlossen bleibt.

Wandfarben als Vorbild fr dieSolarzellenherstellung?Eine Lsung fr diese Herausforderungzeichnet sich jedoch ab, wenn man sich

2 In einer organischen Solarzelle werdenlichtabsorbierende Polymere mit starkenAkzeptoren, typischerweise Fullerenen, ge-mischt. Die beiden Materialphasen sorgenfr den Transport der Ladungen zu denElektroden.

Bild:KIT

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das Prinzip von Wandfarben vor Augenfhrt. Hier werden auf einer Wand Farb-pigmente appliziert, die nicht im Trans-fermedium gelst, sondern vielmehr dis-pergiert wurden. Doch was bedeutet die-ses Prinzip nun fr die Herstellung vonorganischen Solarzellen? Typische licht-absorbierende Schichten in organischenSolarzellen haben eine Dicke von ledig-lich 100 bis 300nm, was etwa dem Fnf-zigstel des Durchmessers eines menschli-chen Haares entspricht. Die zu dispergie-renden Partikel mssen eine geringereGre als diese Schichtdicke haben, umhinterher eine homogene Schicht aus ei-ner Dispersion applizieren zu knnen.Die bertragung des Wandfarben-Prin-

zips fhrt hier zu einer Fllung des orga-nischen Halbleiters in einem Dispersions-medium. Hierfr wird der organischeHalbleiter beispielsweise in Chloroformgelst und dann nach und nach in Etha-nol eingebracht. Da sich Chloroform undEthanol miteinander mischen, die Ls-lichkeit des organischen Halbleiters in derMischung der Lsemittel jedoch drastischreduziert ist, fhrt dieser Prozess zu ei-nem sofortigen Ausfall des organischenHalbleiters, im Idealfall unter Bildungvon Nanopartikeln mit einer Gre vonunter 100nm. Nach der Verdampfung desChloroforms liegt eine Halbleiternanopar-tikel-Dispersion in Alkohol vor, die nunzur weiteren Prozessierung zur Verfgungsteht [3]. Die Verwendung von Chloroforman dieser Stelle steht nicht im Wider-spruch zu einer umweltfreundlichen So-larzellenherstellung, da die Herstellungder Dispersionen industriell in einer kon-trollierten Chemie-Umgebung stattfindenwrde, und so das Chloroform in einemgeschlossenen System rckgewonnen

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der Solarzellen kann in knftigen Prozessoptimierungen noch weiter verringertwerden.

Design neuer Materialsystemeals HerausforderungWo liegen nun also die Herausforderungen, um diese umweltfreundliche Prozesstechnologie zur Marktreife zu treiben? Derallergrte Teil der organischen Halbleiter, die heute in Solarzellen eingesetztwerden, wurde fr eine Abscheidung aus(chlorierten) aromatischen Lsemittelnoptimiert. Daher erscheint es wenig berraschend, dass nur sehr wenige organische Halbleiter zur Herstellung von Nanopartikeln geeignet sind.Die grte Herausforderung liegt im

Design von neuen Materialsystemen, dieauf die neue Prozesstechnologie abgestimmt sind. Auch fr das Verbinden derNanopartikel in den applizierten Schichten mssen neue technische Lsungengefunden werden, da eine thermische Behandlung bei ber 100C fr mehrere Minuten grotechnisch auf einer RollezuRolleProduktionsanlage zu untragbarenMehrkosten fhren wrde. Erfreulicherweise lassen sich darber hinaus diemeisten Prozesse aus der organischen

werden kann. Entscheidend ist, dass giftige Lsemittel nicht groflchig in einem offenen RollezuRolleDruckprozessverdampfen.

Neues Verfahren ermglichtWirkungsgrade von 4,7%Im Versuchslabor werden organischeHalbleiterschichten per Spincoating oderRakeln hergestellt. Industriell verwendetman Verfahren wie den InkjetDruck oderden Schlitzguss, wobei letzteres im Wesentlichen einem dosierten Rakelverfahren entspricht [4]. In allen Fllen erhltman dnne Schichten aus Nanopartikeln,die unter dem Elektronenmikroskop oderdem Rasterkraftmikroskop als einzelneNanopartikel erkennbar sind (s.Abb.3).Diese NanoSolarzellen mssen nunmiteinander verbunden werden, um in einer Solarzelle spter die photogeneriertenLadungstrger zu den Elektroden abtransportieren zu knnen. Das kann beispielsweise durch eine thermische Nachbehandlung der Nanopartikelschichten erfolgen. Da organische Halbleiter weicheMaterialien und somit verformbar sind,bilden sich beim Anlegen einer Temperatur von typischerweise ber 100C homogene Schichten aus dem organischenHalbleiter aus.Wendet man dieses Verfahren auf die

Fruchtfliege der organischen Photovoltaik an, ein Polymer/FullerenHalbleitergemisch aus Poly(3hexylthiophen) undIndenC60Bisaddukt, so lassen sich heutebereits Wirkungsgrade von bis zu 4,7%erreichen. Mit dem gleichen Halbleitergemisch werden auf herkmmlichem Wege,also unter Verwendung von toxischen Lsemitteln, nur geringfgig hhere Wirkungsgrade von 5,6% erzielt. Die verbleibende geringe Differenz im Wirkungsgrad

Zunehmende Wirkungsgrade machen organische Solarzellen fr erste Anwendungenim Consumer-Markt interessant. So konzentrieren sich Wissenschaft und Industrienunmehr auch auf geeignete Herstellungsprozesse, und somit u.a. auf die Vermei-dung toxischer bzw. die Verwendung unbedenklicher Lsemittel. Organische Halblei-ter, die zur Lichtabsorption in Solarzellen eingesetzt werden knnen, lsen sich imAllgemeinen nicht in Wasser oder Alkoholen. Einen neuen Lsungsansatz bietet diebertragung des Wandfarben-Prinzips auf die Herstellung organischer Solarzellen,das auf einer Verwendung von Dispersionen beruht.

L P - T I P P Dispersionen als Alternative

3 Rasterkraftmikrosko-pische Aufnahme einerNanopartikelschicht, diesich bei der Abscheidungder Nanopartikel ausDispersion bildet. DieseNano-Solarzellen ms-sen durch thermischeNachbehandlung mit-einander verbunden wer-den, um einen gutenLadungstransport sicherzu stellen.

Bild:Stefan

Grtner/

KIT Photovoltaik auch fr die neuartigen na

nopartikulren Solarzellen bernehmen.Eine groskalige, sehr reproduzierbareNanopartikelsynthese kann perspektivischbeispielsweise mit MicrojetReaktorenumgesetzt werden. Darber hinaus wartetdie NanopartikelTechnologie noch miteiner weiteren Besonderheit auf: Da dieorganischen Halbleiter nach der Abscheidung im Dispersionsmedium unlslichsind, lassen sich mehrere Schichten mitunterschiedlichen Funktionalitten aufeinander abscheiden, ohne die darunterliegenden Schichten wieder aufzulsenoder zu beschdigen. Auch wird es in Zukunft mglich sein, diese Technologie aufandere organische Halbleiterbauelementewie organische LEDs (OLEDs), Photodetektoren oder auch Transistoren auszuweiten.

Literatur[1] F. Nickel, T. Haas, E. Wegner, D. Bahro, S.

Salehin, O. Kraft, P.A. Gruber, A. Colsmann,

Mechanically robust, ITOfree, 4.8% efficient,

allsolution processed organic solar cells on

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[2] C. Sprau, F. Buss, M. Wagner, D. Bahro, D.

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lymer Solar Cells Cast from Xylene: Anisalde

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[3] S. Grtner, M. Christmann, S. Sankaran, H.

Rhm, E.M. Prinz, F. Penth, A. Ptz, E. Tre

li, B. Penth, B. Baumstmmler, A. Colsmann,

Ecofriendly fabrication of 4% efficient orga

nic solar cells from surfactantfree P3HT:ICBA

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(2014) 66536657

[4] S. Sankaran, K. Glaser, S. Grtner, T. Rdlmei

er, K. Sudau, G. Hernandez Sosa, A. Colsmann,

Ecofriendly fabrication of polymerfullerene

bulkheterojunctions from organic nanopar

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Massenspektrometer fr die Qualittskontrolle von Wasser und Lebensmitteln oderin der Arzneimittelentwicklung, Rntgen-Analyse zur Untersuchung der Werkstoff-gte, Elektronenmikroskope in der biologischen Forschung und Halbleiterentwick-lung oder Oberflchenanalysen fr werkstofftechnische Grundlagenforschung: Diemeisten dieser Analyseinstrumente arbeiten in hohem oder ultrahohem Vakuum.Ein Groteil dieser Instrumente bentigt Turbo-Molekularpumpen mit mechani-schen oder magnetischen Lagern. Vakuumqualitt und hohe Betriebslaufzeiten desVakuumsystems sind unverzichtbar fr den Betrieb analytischer Instrumente.

L P - T I P P zum Vakuum in der Analytik

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L a b o r t e c h n i k V a k u u m t e c h n i k

In unzhlig vielen Forschungslaborenwerden Hochvakuumsysteme bentigt mglichst kompakt, rtlich flexibelund przise. Denn sie werden in hochkom-plexen Anlagen meist zur Erzeugung vonIsoliervakuum eingesetzt. Dies kommtz.B. bei supraleitenden Magneten, Spek-trometern, Strahlrohren und Beschleuni-gern zur Anwendung. Auch bei diesenhochtechnischen Anlagen fungiert dieVakuumtechnologie als Basistechnologie,die eine weitere Erforschung und Bearbei-tung von naturwissenschaftlichen The-men erst ermglicht.Daher ist der Einsatz dieser Systeme fr

die Forschung und Entwicklung in Labo-ren und Universitten immer dann we-sentlich, wenn auf kleinem Raum undmobil ein Hochvakuum erzeugt werdenmuss. Turbolab sind Plug-and-Play-Hoch-vakuumpumpsysteme auf der Grundlage

bewhrter Komponenten. Ausgehend voneiner Design-Plattform bieten diese Sys-teme die Mglichkeit, verschiedene Vari-anten zu whlen. Die Systeme sind kom-pakt, vollstndig zusammengebaut undknnen sofort in Betrieb genommen wer-den. Verschiedene Konfigurationen de-cken dabei die einzelnen Vakuumanforde-rungen einer Vielzahl von Applikationenaus den F&E-Mrkten und analytischeAnwendungen ab. Durch das einzigartigelfreie Hybridlager der neuen Turbopum-pen Turbovac i / iX sowie die Auswahl-mglichkeit verschiedener trockenver-dichtender Vorpumpen ist ein kohlenwas-serstofffreier Betrieb mglich.

Einfaches DatenmanagementmglichDaten und Datenmanagement bilden ei-nen kritischen Forschungsaspekt und dieentsprechende Datenverwaltung und Aus-wertung kann sehr komplex sein. Deswe-

1 Verschiedene Varianten des Turbolab Hochvakuumsystems

Mit Hochvakuumsystemen vonder Forschung zum Fortschritt

Optimale Vakuumsysteme fr Laboranwendungen

Fr zahlreiche Laboranwendungen ist Hochvakuum erst die Voraussetzung freinen optimalen Ablauf. Mit neuartigen Plug-and-Play-Systemen, die

kompakt und mobil aufgebaut sind, lsst sich dies nun einfach und effizientdurchfhren. P E T E R L A M B E R T Z *

gen bieten diese Hochvakuumsystemeeine Reihe von Vorteilen fr den Kunden,die diese Aufgabe erleichtern. Alle kriti-schen Parameter und Betriebszustndewie Fehler, Warnmeldungen, Frequenz,Temperatur etc. werden in einem internenSpeicher auf der Grundlage eines Stan-dardzeitintervalls automatisch aufge-zeichnet, welche der Benutzer sehr leichtvor Ort anpassen kann. Mit dem Software-Tool Turbolab-Daten-Viewer, als Down-load auf der Unternehmens-Webseite kos-tenlos verfgbar, knnen Benutzer leichteine Protokolldatei erstellen. Alternativknnen die letzten 512 Datenpunkte ausdem Turbolab-Daten-Viewer im Webservereingesehen werden.Der integrierte Webserver ermglicht

die Analyse der Betriebszustnde und Er-eignisse des Turbolab-Systems. Die Trend-ansicht auf einem Laptop oder mobilenGerten zeigt die Ereignisse zu den hoch-gerechneten Parametern. Diese neue Dar-stellung von Ereignisdaten hilft bei der

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Diagnose systemrelevanter Bedingungen.Die neuen kompakten Hochvakuum-Pumpsysteme Turbolab werden vollstn-dig montiert und betriebsbereit ausgelie-fert und beinhalten eine Turbomolekular-pumpe, eine Vorvakuumpumpe und eineinnovative Anzeige- und Bedieneinheit.Sowohl kompakte Tisch- aber auch mo-

bile Cart-Varianten stehen zur Verfgungund bieten hchste Flexibilitt und Kom-fort fr den Betrieb.Einbaustze fr die flexible Montage

der Turbopumpe abseits des Pumpstands-gestells sind ebenfalls verfg-bar.Eine breite Palette an Zube-

hrkomponenten z.B. Sperr-gas- und Belftungsventil,Luft- oder Wasserkhlung,Flanschheizung sowie Vorva-kuum-Sicherheitsventil er-leichtert die Anpassung anindividuelle Bedarfe. Das Sys-tem kann zudem mit Vorvakuum-Messge-rten Thermovac TTR und Hochvakuum-Sensoren Penningvac PTR ausgestattetwerden. Angeschlossene Sensoren werdenerkannt und Druckmesswerte werden au-tomatisch auf dem Display angezeigt.Highlights der neuen Systeme sind

u.a.: perfekt abgestimmtes, betriebsbereitesHochvakuumsystem mit ausgezeichneterPumpleistung;

breites Anwendungsfeld durch ein kom-plettes Sortiment an Hochvakuumpum-pen, trockenen oder lgedichteten Vorva-kuumpumpen; geringer Platzbedarf und kompakte,mobile Konstruktion mit einfachemStandortwechsel der Pumpe in oder ausdem Rahmen;

hintergrundbeleuchtetes Display (Steu-erung/berwachung/Konfiguration).Diese neue Generation von mobilen

Hochvakuum-Pumpstnden geht ber denStand der Technik hinaus, erlutert Dr.Martin Fllenbach, CEO der Oerlikon Ley-bold Vacuum. Heutzutage sind Datenund deren korrekte Interpretation we-sentliche Faktoren in der automatisiertenForschung und Entwicklung, aber auch inder Fertigung. Die Verknpfung vonGrundlagenforschung hin zum industriel-len Herstellungsprozess definiert hufigden Erfolg. Oerlikon Leybold Vacuumsieht sich als Partner der Kunden, um die-se Aufgaben zu erleichtern.

Hochvakuumsysteme fr dieWerkstofftechnikEs geht auch eine Nummer grer in derForschung und Entwicklung, wobei dieWerkstofftechnik zumeist der kleinste ge-meinsame Nenner ist.Die Werkstofftechnik ist ein interdiszi-

plinrer Bereich, der sich mit der Entde-ckung und Entwicklung neuartiger Mate-rialien durch Analyse ihrer Synthese,Struktur, Eigenschaften und Verhaltenbefasst.Die Forschungsaktivitten erstrecken

sich ber das gesamte Werkstoffspektrumeinschlielich elektronischer, optischerund magnetischer Materialien, Polyme-ren, Implantationswerkstoffen fr medi-

zinische Zwecke und Nanowerkstof-fen, beispielsweise Graphen. Werk-stoffentwicklung stellt den wich-tigsten Entwicklungsantrieb frBereiche wie Elektronik, Pharma-zeutik und Medizin, Energie, Na-notechnologie sowie der allgemei-nen industriellen Werkstoffherstel-lung dar.Ein weiterer Bereich ist die

Dnnschichttechnologie. OptischeBeschichtungen verbessern dasReflektionsverhalten oder diebertragungseigenschaften opti-scher Systeme wie Filter, Linsen,Brillenglsern oder Spiegeln. Ty-pisch ist eine Kombination vielerdnner Schichten, zur Erzeugungunterschiedlicher Reflektionsver-halten oder fr leitfhige Schich-ten. Sie werden blicherweisedurch Zerstubungs- oder Verdamp-fungsverfahren aufgebracht.Dnne Schichten fr die Poly-

merelektronik werdenz.B. in denLaboren des COPT-Zentrums der Uni-

2 Univex-System, das zur Optimierung in der organischen Elektronik eingesetzt wird.

3 Fr Materialtests in der Weltraum-forschung wird Hochvakuum bentigt.

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versitt Kln erforscht: In der organi-schen Elektronik werden in chemischenund physikalischen Prozessen aus Mole-klen dnne Schichten erzeugt, die nurim Elektronenmikroskop sichtbar sind. Dieorganische Elektronik oder auch Poly-merelektronik ermglicht dadurch voll-kommen neue, bisher nicht realisierbareelektronische Produkte: flexible Displays,Solarzellen auf Folien, medizinische Dia-gnosegerte in der Kleidung oder sogarzum Aufkleben auf die Haut. Schon jetztbefinden sich OLEDs (Organische Leucht-dioden) in Leuchten oder Displays vonSmartphones. Erste Fernsehgerte mitOLEDs sind auf dem Markt, unzerbrechli-che und flexible Displays aus Kunststoffsind bereits angekndigt. Die organischeElektronik wird in den kommenden Jahrendie siliziumbasierte Elektronik durch vie-le neue Anwendungen ergnzen. Diemeisten dieser Prozessschritte werdenerst unter Hochvakuumbedingungen mg-lich.Oerlikon Leybold Vacuum liefert spezi-

ell fr die Forschung experimentelle Kam-

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mersysteme, in denen diverse Beschich-tungen auf Substrate aufgebracht werdenknnen. Die Beschichtungsanlagen Uni-vex 350 G sind mit absolut trockenlaufen-den Pumpen wie der Scrollvac und derTurbovac Magintegra ausgerstet undschtzen die empfindlichen OLED-Materi-alien vor Sauerstoff.Drei Vakuumsysteme der Reihe Univex

350 G wurden hier mit Glovebox-Einhei-ten kombiniert, die unter dem Schutz ei-ner reinen Stickstoffatmosphre betrie-ben werden. Die Systeme der Univex-Rei-he liefern reproduzierbare Ergebnisse effizient und kostengnstig. Univex-Sys-teme sind teilstandardisiert, bei gleich-

zeitiger modularer Auslegung. Damit er-mglichen sie eine individuelle Ausstat-tung sowie nachtrgliches Auf- und Um-rsten bei vernderten Prozessbedingun-gen und hoher Zuverlssigkeit.

Simulation fr dieWeltraumforschungEin gutes Beispiel fr die Interaktion die-ser Technologien bei groen Projekten istdie Raumfahrt. Raumfahrtmissionen, wis-senschaftliche oder kommerzielle Satelli-ten, Raumforschungsprojekte wie dieRosetta-Mission der ESA oder der Roverder NASA-Marsexpedition knnen nur ge-lingen, wenn alle eingesetzten Werkstof-fe, Komponenten und Baugruppen erfolg-reich unter Hochvakuum- und Ultrahoch-vakuumbedingungen getestet wurden.Weltraumsimulationskammern gibt es inallen Gren: von wenigen Litern zumTesten kleiner Objekte wie Leiterplattenbis hin zu mehreren tausend Kubikmeternfr den Nachweis der Raumfahrttauglich-keit ganzer Raumschiffe.

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Am Anfang aller berlegungen stehtimmer die Planung, die mageblichalle weiteren Ablufe bestimmt. Jedurchdachter und grndlicher in der Pla-nungsphase neue Strukturen und Nut-zungsprozesse festgelegt werden, destoreibungsloser und effizienter ist die Bau-phase und desto zufriedener und effekti-ver sind spter die Betreiber und Nutzervon Laboratorien. Intensives Nachdenkenund Planen lohnen sich sowohl bei Sanie-rungsmanahmen als auch bei Neubau-projekten. Die Schlsselfrage bei einerpotenziellen Sanierung ist, ob das Platz-angebot und das bestehende Gebude frzuknftige Anforderungen ausreichend

* D R . M - D E L L E R T - R I T T E R :Freie Journalistin , 63741 Aschaffenburg,E-Mail: [email protected]

und geeignet ist. Expansionsmglichkei-ten sollten dabei in der Planungsphaseintensiv errtert werden und nicht erstnach abgeschlossener Sanierung, wenndafr keine Mglichkeiten mehr bestehen.Ist die Entscheidung fr eine Sanierunggefallen, sollten darber hinaus unvor-hergesehene Ereignisse wie unerwartetebauliche Gegebenheiten und Schadstoff-belastungen durch Baustoffe wie Asbestetc. oder Auflagen des Denkmalschutzesin bestimmten Fllen in Erwgung gezo-gen werden. In allen Fllen ist es wichtig,Risikoerwgungen und Sicherheitsaspektebeim Umgang mit hochaktiven Substan-zen sowie Brand- und Explosionsschutz-auflagen zu erfllen. Entscheidend istauch, den Nutzer von Anfang an in Ver-nderungsprozesse mit einzubeziehen,seine Bedrfnisse auszuloten und zu be-rcksichtigen, um ihm einen Arbeitsplatz

1 Experten und Anwender diskutierten im Oktober ber Sanierung von Laborgebuden.

Sanierung oder Neubau?Laborsymposium bringt Experten und Anwender zusammen

Sanieren oder besser gleich neu gemacht? Unter diesem Motto standdas 19. Waldner Symposium in Isny. Im Oktober 2015 traf sich die Fachwelt imAllgu, um diese Fragestellung aus verschiedenen Sichtweisen zu diskutieren

und neu zu beleben. M A R G A R E TA D E L L E R T - R I T T E R *

zu schaffen, wo er sich wohlfhlen undeffizient eine maximale Arbeitsleistungerbringen kann.

Wenn der Sanierung die LuftausgehtVon zentraler Bedeutung ist im Sanie-rungsfall die Versorgung von Laboratorienund Brorumen mit Luft. Bernd Schoeler,Fachteamleiter Regelung bei Waldner, re-ferierte eindrucksvoll ber die ThematikLftungsanlagen. Sanierungsmanahmenaufgrund von Nutzungsnderungen, neu-en Anforderungen, Unwirtschaftlichkeitdurch in die Jahre gekommene Lftungs-anlagen oder neuen Brandschutzvorgabenstellen die Lftungsplanung oft vor neueHerausforderungen. Eine effektive Lf-tungsanlage kann nur auf Grundlage einerLaborplanung zu 100% korrekt geplant

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L a b o r t e c h n i k L a b o r a u s s t a t t u n g

werden. Entscheidend ist eine fortlau-fende Kommunikation zwischen Laborpla-nung und Lftungsplanung, so Schoeler.Wenn die Laborplanung nicht steht, kannauf der Lftungsseite nur mit Richtwertengearbeitet werden. Dies kann zur Folgehaben, dass im Laborbetrieb Einschrn-kungen bei der Nutzung auftreten kn-nen. Lftungsanlagen werden nach derDIN 1946 T7 mit 25 Kubikmetern pro H-he mal Quadratmeter Hauptnutzflcheausgelegt. Ein Laborraum muss abernicht mit dieser Leistung betrieben wer-den, entsprechend der Gefhrdungsbeur-teilung knnen davon Abnderungen er-folgen, betont der Lftungs-Experte. DieTendenz geht zu niedrigeren Luftge-schwindigkeiten (Auswirkung der ENEVund spezifischen Ventilatorleistung SFP),was sich auch positiv auf den strmungs-technischen Abgleich im Kanalnetz unddie Geruschproblematik auswirkt.Ist die Lftungsanlage in die Jahre ge-

kommen und unwirtschaftlich geworden,werden oft die Einzelsysteme durch Ge-samtabluftanlagen ersetzt. Knnen dabeidie vorhandenen Schchte genutzt wer-den, ist eine bessere Platznutzung dieFolge. Mssen neue Trassenkonzepte er-arbeitet werden, knnen Wrmerckge-winnungssysteme installiert und die Lf-tungsanlagen bedarfsgerecht betriebenwerden. Laut Waldner-Experte Schoelergibt es verschiedene Varianten der Sanie-rung: Alte Abzge werden z.B. durch neueSecuflow-Abzge ersetzt und mit kons-tanten Luftmengen weiterbetrieben. Odersie werden durch neue Abzge mit varia-bler Regelung ersetzt, sodass die Zuluftweiterhin konstant bleibt und die Abluftauf die Abzge bzw. auf die Raumabluftverteilt wird.

Sanierung und Neubau vonF&E-LaborenEberhard Keller zeigte in seinem Vortrag,nach welchen Kriterien bei Merck inDarmstadt Laborgebude saniert und neugebaut werden. Die strukturelle Entwick-

lung der Forschungsgebude am StandortDarmstadt begleitete Keller mit der Frag-stellung Wo kommen wir her und wo wol-len wir hin? Mit entsprechenden Bildernstellte er die Merkmale der Generationenheraus und die Forschungsgebude derersten, zweiten und dritten Generationvor. Dabei thematisierte er auch die An-forderungen an zuknftige Forschungsge-bude und Labore unter dem Aspekt dersich verndernden Arbeitsbedingungenund Arbeitsweisen. Die Bedeutung fr zu-knftige Gebudestrukturen und die Dar-stellung eines innovativen Arbeitsplatz-konzeptes erluterte der Projektleiter amBeispiel des Projektes D50. Dabei rcktdie Kommunikation immer mehr in dasZentrum. Auerdem verndert die zuneh-mende Vernetzung der Mitarbeiter nichtnur die Struktur und die Arbeitsbedingun-gen bei Merck, sondern auch die Brosvon morgen bekommen eine neue Bedeu-tung, sie sind Rckzugsort und Treffpunktgleichermaen. In diesem Sinne werdenzentrale Sozial- und Besprechungsberei-che zunehmend wichtiger.

Facility-Management in derForschungEinen Vortrag aus Betreibersicht zur The-matik von Instandsetzungszyklen, Le-benszyklen und Nutzungsstrategien vonLaborgebuden hielt Dr. Albin Berger vonder BASF. Der Standort Ludwigshafen istmit zehn Quadratkilometern das weltweitgrte zusammenhngende Chemiearse-nal. Es umfasst ungefhr 110 Produkti-onsbetriebe mit rund 200 Anlagen undrund 2000 Gebuden. Rund 60 Laborge-bude der zentralen Forschungseinheitenmit einem Durchschnittsalter von 45 Jah-ren und ca. 90000 Quadratmetern Labor-flche knnen das Facility Managementvor besondere Herausforderungen stellen,vor allem auch mit Blick auf geltende Ge-setze, Richtlinien und Verordnungen. 140Mitarbeiter sind verantwortlich fr dieBetriebsleitung der Gebude und fr inf-rastrukturelle Dienstleistungen.Im Zentrum aller Betrachtungen sollen

die Nutzer der Laboratorien stehen, istsich der BASF-Experte sicher. Das FacilityManagement in der Forschung sollte da-rauf zielen, dass alle Bemhungen undBauprojekte dem Nutzen dienen und nicht(nur) vom Nutzer gesteuert ablaufen. Da-bei ist es wichtig, die Ablufe und Pro-zesse im Labor einerseits und die Motiva-tion der Nutzer andererseits zu verste-hen.

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Wohl kaum ein Labor gleicht demanderen. Das liegt nicht allein ander Ausstattung mit spezifischerTechnik und individuellem Labormbel.Das liegt vor allem auch an der Konzep-tion fr spezielle Verwendungszwecke ein Labor fr Materialprfungen stelltandere Anforderungen als ein Forschungs-labor in der Pharmaindustrie, insbesonde-re mit Blick auf die Infrastruktur (Wasser,Abwasser, Vakuum, Druckluft, Reinstwas-ser). Nicht zuletzt muss der Laborplanerdie Wnsche der Mitarbeiter bercksich-tigen diese wissen schlielich am bes-ten, wie ihr Arbeitsplatz fr effizientesArbeiten aussehen sollte. Kommunikation

* T . K R U G : Triplan Ingenieur AG, Basel,Schweiz, Tel. +41-6133-8-3232

hat fr die Nutzer im Labor in jeglicherHinsicht hchste Bedeutung. Zudem for-dern der Arbeits- und Umweltschutz dieExpertise des Laborplaners. Die schweize-rische Triplan Ingenieur AG bietet zusam-men mit der Triplan Gebudetechnik AGeine Plattform, die relevante Gewerke auseiner Hand abdeckt, was die Schnittstel-len minimiert und so Zeit und Kostenspart.

Ein besonderer Auftraggeber

Die Laborplanung ist fr den Engineering-Dienstleister Triplan ein Geschftsfeld,das sich quasi aus dem Tagesgeschft er-geben hat: Als Anlagenplaner fr die che-mische, petrochemische, pharmazeuti-sche und biotechnische Industrie stoendie Triplan-Ingenieure regelmig auf

1 Auenansicht auf die neuen Gebude des Amts fr Verbraucherschutz.

Bilder:TriplanIngenieurAG

Planung gut, alles gutIntegrierte Laborplanung aus einer Hand ein schweizer Beispiel

Der bertrag der Planung eines Laborgebudes an einen Planungs-Dienstleisterkann Zeit und Kosten sparen. Wie wichtig dabei im Vorfeld die Kommunikationmit den spteren Nutzern ist, zeigt die Planung des neuen Verwaltungs- und

Laborgebudes des Amtes fr Verbraucherschutz in Steinhausen. T O B I A S K R U G *

den Wunsch von Auftraggebern, auch dieGewerke Haustechnik und damit auch diePlanung von Reinrumen und Laboratori-en zu bernehmen.Eine besondere Herausforderung fr die

Ingenieure war die Planung des neuenVerwaltungs- und Laborgebudes des Am-tes fr Verbraucherschutz in Steinhausenim Auftrag des Kanton Zug: Anhand derVorgaben aus dem zuvor ausgeschriebe-nen Projektwettbewerb definierten dieSpezialisten von Markus Schietsch Archi-tekten und Triplan den Laborbereich. Dieswar die Grundlage zur Diskussion mit denNutzern. In mehreren Workshops mit denNutzern und durch Besichtigung des be-stehenden Labors wurde das neue Labo-ratorium kontinuierlich weiterentwickelt.Nach jedem Workshop passten die Planerdas Layout an und legten es den Nutzern

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zur weiteren Diskussion vor. Diese inten-sive Zusammenarbeit ergab schlielichdie optimale Laborlsung.

Initialer Projektwettbewerb

Wie sicher sind unsere Lebensmittel? Frden Verbraucher ist dies ein brisantesThema fr die Lebensmittelanalytik einegroe Herausforderung. Rohstoffe undEndprodukte mssen streng berwachtwerden; nur mit modernsten Gerten undVerfahren (Chromatographie, Spektrosko-pie, Massenanalyse, molekularbiologischeMethoden, mikrobiologische Analysen)knnen die geforderten Qualitts- undHerkunftsanalysen durchgefhrt werden.2009 wurden das schweizer Amt fr Le-

bensmittelkontrolle und das Veterinramtzu einem Amt fr Verbraucherschutz(AVS) zusammengelegt. Rumlich arbei-ten die ursprnglichen Verwaltungsein-heiten jedoch nach wie vor getrennt. Dasveranlasste den Kantonsrat, ein gemein-sames Labor- und Verwaltungsgebude inSteinhausen im Kanton Zug planen zulassen.

Im Mai 2011 schrieb die Baudirektionden Projektwettbewerb fr den Neubauaus. Das Planungsergebnis sollte sichdurch eine hohe Benutzerfreundlichkeitauszeichnen, Flexibilitt und Zweckm-igkeit bei der Gestaltung der Laborrumeim Vordergrund stehen. Bei der Planungwaren folgende Labore und Nebenrumezu bercksichtigen: Probenannahme, Pro-benvorbereitung, Instrumentenanalytik,Wasseranalytik, Lebensmittelanalytik,Molekularbiologie I+II, Mikrobiologie, Mi-kroskopie, Lager Chemie, Lager Probenund Abwaschraum.Bis zum Abgabetermin Ende September

reichten 18 Teams einen Projektvorschlagein. Den Zuschlag fr die Weiterbearbei-tung erhielt schlielich die MarkusSchietsch Architekten GmbH in Koopera-tion mit der Triplan Ingenieur AG.

Umsetzung der Laborplanung

Anhand der Vorgaben aus dem Wettbe-werb (Betriebliche Ablufe, Arbeits- undMaterialflsse mssen effizient organi-siert sein) erstellten die Triplan-Ingeni-

2 Blick ins Innere des Laborgebudes

eure, in enger Zusammenarbeit mit denArchitekten, erste Konzeptstudien. Diesewurden immer wieder mit den Nutzern in-tensiv besprochen und die Nach- und Vor-teile der Studien diskutiert.Planung der Medienversorgung: Im

Rahmen der Workshops mit den Nutzernhaben die Triplan-Ingenieure auch dieNutzung der Medien hinterfragt. Darausergab sich eine belastbare Mengen- undVerbraucherbilanz und die angestelltenBerechnungen ergaben, dass keine zent-rale Druckluft- und Vakuum-Versorgungerforderlich ist. Das zentrale Druckluftsys-tem und das zentrale Vakuumsystem wur-den folglich den gestellten Anforderun-gen der Nutzer auf ein dezentrales Systemumgestellt. Diese Lsung ersparte demAuftraggeber Kosten fr die nicht ben-tigte Infrastruktur, ohne die Nutzung zubeeintrchtigen. Das zeigt, wie wichtigdie Kommunikation im Vorfeld einer La-borplanung ist.In einem Labor wurde die Vakuumver-

sorgung mittels einer im Unterbau einesAbzugs untergebrachten Vakuumpumpeals beste Lsung erarbeitet.

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Das Gase-Lager des Laborgebudes istso konzipiert, dass eine Erweiterung derPalette an Gasen jederzeit mglich ist.Derzeit ist eine zentrale Versorgung mitStickstoff (N2), Helium (He), Argon (Ar)und synthetischer Luft 80/20 (LS) ge-plant. Im Untergeschoss sind ein Khl-raum (Temperaturbereich 1 bis 4C) undein Tiefkhlraum (Temperaturbereich bis-22C) verfgbar. Die Khlzellen sind miteiner Temperaturberwachung ausgestat-tet, die Abweichungen per Alarm meldet.Planungsnderungen: Das Wettbe-

werbsverfahren gab explizit Flexibilittbei der Gestaltung der Rume vor. Sowohldas Raum-Layout als auch die techni-schen Installationen waren so auszule-gen, dass nderungen des Nutzungskon-zeptes oder das Nachrsten von Installa-tionen einfach mglich sind.Eine weise Voraussicht, wie sich zeigen

sollte: Nach Genehmigung der Plne wur-den durch interne Umstrukturierungenzwei wesentliche Planungsnderungendurchgefhrt. Zusammenlegung der Labore Wasser-und Lebensmittelanalytik sowie Zusammenlegung des Stickstoff-Gene-rators und der Vakuumsysteme in einengemeinsamen Technikraum. Vergrerung der Laborflche fr denBereich Instrumentenanalytik; diese La-borlsung entspricht den zuknftigen An-forderungen der Nutzer.Bei der Planung waren selbstverstnd-

lich neben den Vorgaben der Architekturauch die Belange der Gewerke Elektro,Lftung, Klte sowie Brandschutz zu be-rcksichtigen. Die finale Lsung wurde imLayout-Plan als 3D-Modell umgesetzt.

Die Gebudetechnik

Die Gebudetechnik fiel nicht in das Auf-gabengebiet der Triplan-Ingenieure; je-doch erleichtern einige Hinweise dazu dasVerstndnis fr die Laborplanung.

dem Dach des Gebudes erzeugt (Kaltwas-sersatz). Die Abwrme kann grtenteilsber das Erdsondenfeld rckgekhlt wer-den und dient dessen nachhaltiger Rege-neration.Fr das berwachen, Regeln und Steu-

ern der haustechnischen Anlagen ist einzentrales Gebudeautomationssystemverantwortlich. Die haustechnischen An-lagen werden autonom von vier Untersta-tionen geregelt, gesteuert und ber-wacht. Die Lftung, die Heizung und dieKhlung der Laborrume im ersten Ober-geschoss und im Untergeschoss sowie derBrorume im Erdgeschoss werden mittelsEinzelraumregulierung gesteuert.

Gute Planung ist alles

Innerhalb der Triplan-Gruppe knnen diePlaner auf ein Netzwerk von ber 400 In-genieuren, Naturwissenschaftlern undTechnikern an zwlf Standorten inDeutschland und der Schweiz zugreifen.Im hier beschriebenen Fall konnte derAuftraggeber auf die Expertise eines Pla-nungs-Dienstleisters vertrauen, der so-wohl das Engineering fr die Laboraus-stattung, die Medien-Infrastrukturen wieauch fr die Haustechnik komplett ber-nimmt. Ein besonderer Vorteil ist, dassdie Planer mit der CAD/CAE-Software Tri-cad MS seit Jahren bereits ber ein aus-gereiftes professionelles Planungs-Toolverfgen, das alle relevanten Gewerke dertechnischen Gebudeausrstung (TGA)abdeckt. Durch die Nutzung einer eigensentwickelten Labordatenbank ist von An-fang an eine lieferantenunabhngige La-borplanung als 3D-Modell mglich frdie Nutzer ist die rumliche Visualisierungein wichtiger Punkt, verschafft sie ihnendoch vorab eine gute Orientierung.

Die Laborplanung bentigt gegenber der TGA-Planung fr ein Gebude eine ande-re Sichtweise: Bei der Laborplanung kommen die Auftraggeber meist aus der In-dustrie, der Forschung, aus dem Bildungs- oder Gesundheitswesen. Die Anforderun-gen an die Labornutzung kommen wiederum von den Nutzern somit muss derPlaner sich an den Vorgaben bzw. Wnschen beider Parteien orientieren. Die hiervorgestellten Spezialisten minimieren dabei Schnittstellen, indem sie relevanteGewerke (Laborausstattung, Reinraumplanung, technische Infrastrukturen wieMedien, Energien, Lftung, Klte, Sanitr, Heizung) und Sicherung der Energie-effizienz aus einer Hand abdecken.

L P - T I P P TGA-Planung fr das Labor

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EVENTS: Vom 16. bis 17. Mrz 2016 findet inVianen, Niederlande die European Lab DesignConvention 2016 statt. Infos und Anmeldungunter http://www.labor-impuls-forum.de/

Eine Erdsonden-Wrmepumpe wird imvorliegenden Projekt mit einem in Seriegeschalteten Spitzenlastheizkessel als bi-valente Anlage betrieben. Der Heizkesseldient hierbei zur Erhhung der Versor-gungssicherheit. Die Lftungsanlagen ge-whrleisten die hygienische Auenluft-versorgung der verschiedenen Rume, dienotwendige Druckhaltung im Laborbe-reich bzw. die Sicherstellung der Abluft-volumenstrme. Die Auenluft wird frdie unterschiedlichen Nutzungen in denseparaten Anlagen beheizt, teilweise ge-khlt und befeuchtet.Die notwendige Klteleistung, die er-

forderlich ist fr die Einhaltung der ge-forderten Raumkonditionen, wird durcheine konventionelle Kltemaschine auf

3 Isometrische Ansichtfr ein Geschoss desLaborgebudes.

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Nachhaltig sozial?Nachhaltigkeit als Teil des modernen Labormanagements Teil 2

Nachdem in der Septemberausgabe 2015 der LABORPRAXIS die konomisch-kologischen Aspekte der Nachhaltigkeit im Vordergrund standen, folgen nun diesozialen Aspekte, deren Bedeutung fr Unternehmen, aber auch die spezielle

Verantwortung von Forschung und Wissenschaft. K E R S T I N H E R M U T H - K L E I N S C H M I D T *

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Was versteht man unter sozialenAspekten der Nachhaltigkeit inUnternehmen und in der For-schung? In beiden Fllen geht es um dieVerantwortung gegenber der Gesell-schaft sowie deren Einbeziehung durchDialog und Transparenz.Unternehmen sind nicht isoliert, son-

dern eingebettet in ein Gemeinwesen. Sieprofitieren davon z.B. in Form gut ausge-bildeter Mitarbeiter, Infrastruktur oderpolitischer Stabilitt. Daher ist es auchihre Aufgabe, einen Teil dieses Profitswieder an die Gesellschaft zurck zu ge-ben. Diese Unternehmensverantwortungist im Begriff der Corporate Social Res-ponsibility (CSR) mit enthalten, die u.a.in der ISO 26000 definiert ist (s. LP-Tipp-Kasten). Politisch werden zumindest gro-e Unternehmen ab 500 Mitarbeiterndemnchst EU-weit strker in die Pflichtgenommen, soziale Aspekte mehr zu be-rcksichtigen und ber ihren Umgang mitdiesen Themen zu berichten. Laut der EU-Richtlinie 2014/95/EU mssen sie ab2017 Daten zu Sozial- und Arbeitnehmer-belangen, zur Achtung der Menschenrech-te und zur Bekmpfung von Korruption ineinem Nachhaltigkeitsbericht verffentli-chen. Wissenschaft hat ebenfalls eineVerantwortung gegenber der Gesell-schaft: es soll nicht nur exzellente, son-dern auch sozial wnschenswerte Wissen-schaft und Technologie (Responsible Re-search and Innovation, RRI) gefrdertwerden. Daher soll die Gesellschaftfrhzeitig in Forschungs- und Innovati-onsprozesse mit einbezogen werden, umdie Ergebnisse an die gesellschaftlichenWerte anzupassen [1].

Leitlinien und Zertifizierung

Ein Zertifizierungssystem, in dem Rah-menbedingungen und Kriterien fr sozia-le Verantwortung von Unternehmen vor-gegeben sind, ist die SA 8000 [2]. Wei-terhin gibt es mit der ISO 26000 einenvon der ISO gemeinsam mit Vertretern ausRegierungen, der Industrie, Gewerkschaf-ten und NGOs entwickelten Leitfaden, umUnternehmen zu untersttzen, individuellihre gesellschaftliche Verantwortung zubernehmen. Da dies fr jeden Betriebanders aussieht, ist die ISO 26000 aus-drcklich ein nicht-zertifizierbarer (!)

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Untersttzt wird dieser persnliche Ein-druck durch mehrere Studien, in denenv.a. ein kooperatives Arbeitsklima, Work-Life-Balance, Entwicklungs- und Weiter-bildungsmglichkeiten als Anforderungenan knftige Arbeitgeber genannt werden auch das Gehalt ist wichtig, steht abernicht an erster Stelle [8,9,10].Viele Unternehmen sind sich ihrer Ver-

antwortung bewusst und kommen IhrenMitarbeitern vor allem bei der Vereinbar-keit von Beruf und Familie in vielfacherWeise entgegen: sei es, dass eine flexibleZeiteinteilung, inkl. Nacharbeiten vonFehlzeiten mglich ist, eigene Betriebs-kindergrten eingerichtet oder sogar dieKosten fr eine Tagesbetreuung mit ber-nommen werden. Manchmal ist auch JobSharing, das Aufteilen einer Stelle unterzwei Mitarbeitern, mglich, um so Familieund Beruf besser zu vereinbaren. Auch diertliche Flexibilitt, z.B. die Mglichkeitim Home Office zu arbeiten, gehrt indiesen Themenbereich.Weiterhin sind Aus- und Weiterbil-

dungsmglichkeiten sowie die Entwick-lungsperspektive innerhalb einer Organi-sation von Bedeutung. Hier kann einelangjhrige Begleitung durch ein gutesPersonalmanagement die Mitarbeiter op-timal untersttzen, einbinden und im Un-ternehmen halten. Auch die Herausforde-rungen des demografischen Wandels soll-te eine weitsichtige Personalpolitik frh-zeitig angehen. Hier geht es einerseitsdarum, genau wie in der Familienphase,Flexibilitt in der Arbeitsplatz- und Ar-beitszeitgestaltung zu zeigen, aber auchdas Wissen und den Erfahrungsschatz l-terer Mitarbeiter zu honorieren und imUnternehmen zu halten. AltersgemischteTeams helfen dabei, Aufgaben gemeinsamanzugehen und sich darber aus verschie-denen Blickwinkeln auszutauschen.Eine solche Offenheit gegenber unter-

schiedlichen Erfahrungen, Werten undKulturen ist ganz allgemein Teil einer gu-ten Unternehmenskultur. Diversity alsoVielfalt umschreibt genau eine solche,die gegenber allen Menschen offen ist,unabhngig von Alter, Geschlecht, Religi-on oder kulturellem Hintergrund, und die-se in die Organisation mit einbindet. Einweiterer Aspekt von Diversity, der Unter-nehmen

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Fortschrittin derForschung - files.vogel.de · 4Februar2016 Laborpraxis Mitneuenvorkonfigu riertenPumpensystemen lassensichVakuum anwendungenoptimal durchführen. Seite20 WennLaboregeplantwerdenmüssen,gilteseineVielzahlvonEnt