Verein zur Förderung von MINT-Berufen besucht den Kunststoffbildungspfad

am MPI für Polymerforschung in Mainz

Am Samstag, den 22. November besuchten Prof. Dr. Gerald Grübler, Ursula Steiner, Dipl.-Ing. Uwe Külz, Dr. Felix Eberle, BASF Director R & D D und Frau Dipl. Chem. Oec. Karolina Eberle mit ihren Kindern Luisa und Emilian, Maria und Dipl.-Ing. Frieder Stange den Kunststoffbildungspfad in Mainz am MPI bei Frau Prof. Dr. Katharina Landfester.

Der Kunststoffbildungspfad wurde am 28. Juni 2025 mit dem Dr. Ursula Grübler-Schoch Preis für herausragendes Engagement in der MINT-Bildung ausgezeichnet.

Der Lehrpfad besteht aus interaktiven Stationen und zeigt auf unterhaltsame und informative Weise die Geschichte, die Materialien, den Einsatz und die Struktur von Kunststoffen. Auch werden die Langlebigkeit von Kunststoff und das Problem der Abbaubarkeit erläutert, die großen Vorteile des Materials wie die Leichtigkeit und Vielseitigkeit. Darüber hinaus zeigt es auch zukunftsweisende Lösungen auf, wie Kunststoff recycelt und ersetzt werden kann durch den Lederersatz von Pinatex (Schuhe aus Ananasblätter) von Carmen Hijosa. Zudem wurde für unterschiedliche Altersstufen Unterrichtsstunden entwickelt wie das Recyceln von PET-Flaschen oder das Herstellen einer Schwarzwälder Kirschtorte (welche chemischen Prozesse finden beim Sahneschlagen statt, welche Konsistenz hat Kirschwasser und warum geht ein Biskuitteig auf?), siehe auch „ Wissen to go Landfester“

Insgesamt war der Lehrpfad sehr beeindruckend, so wurde das komplexe Thema doch verständlich dargestellt und durch die Stationen zum Mitmachen und Mitdenken angeregt.

Wir danken Frau Prof. Dr. Katharina Landfester für Ihre Führung und gratulieren ihr und ihrem Team zu diesem kreativen einzigartigen Lehrpfad, der viele Besucher anzieht. Wir empfehlen allen den kreativen Lehrpfad zu erleben. Anmeldungen sind auf der Internetseite möglich.

Wissenschaftsforum Chemie 2023 - Rethinking Chemistry - Leipzig

www.wifo2023.de

Prof. Dr. Gerlad Grübler

Mikrowellentechnik in Forschung, Industrie und Ausbildung

Die Anwendung der Mikrowellen begann bereits vor 82 Jahren, und zwar als Flugzeugradare, erst später kamen sie dann auch zum Erhitzen von Lebensmitteln zum Einsatz. Inzwischen werden Mikrowellen in weiteren verschiedenen Bereichen eingesetzt. Analysiert man aus 50 verschiedenen Fachzeitschriften die Anzahl der Publikationen in einem Zeitfenster von 1962 bis 2022 zur Mikrowellentechnologie, so ist eine Zunahme der Veröffentlichungen bei der Extraktion um das 85-fache und bei der Synthese um das 90-fache zu erkennen.

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Die Mikrowellentechnologie gewinnt zunehmend an Bedeutung und zeigt sich als umweltschonende, energieeffiziente Alternative zu den klassischen Soxhlet-Extraktionen. Besonders bei der Isolation von pharmazeutischen Wirkstoffen sieht man in der pharmazeutischen Industrie inzwischen viele Vorteile. Aber nicht nur die Extraktion, sondern auch die Synthese von Wirkstoffen mittels Mikrowellen sind für die Industrie von Interesse. So beschäftigt man sich bei dem Unternehmen Abacus Analytical Systems neben der Methodenentwicklung der analytischen Chemie insbesondere mit der Raman-Spektroskopie in der pharmazeutischen Industrie. Spezielle Sensoren machen einen Einblick während der Synthesen möglich und geben somit ergänzende Informationen zum Syntheseverlauf.

Synthesen mit Mikrowellen

Mikrowellen sind hochfrequente elektromagnetische Wellen, die durch ein Magnetron bzw. auf einen Halbleiter basierende Mikrowellengenerator erzeugt werden und eine punktgenaue Energieübertragung in den Reaktionsraum ermöglichen. Die Ausbeute der Hauptprodukte wird kontinuierlich durch UV/VIS- und Raman-Spektroskopie im Reaktionsgefäß und den Fraktionssammler aufgezeichnet und abgespeichert. Die Reaktionsbedingungen können vom Labor direkt auf einen industriellen Maßstab übertragen werden. Mit der Vielfalt der variablen Parameter wie Frequenz, Druck und Temperaturen und mit Hilfe eines begleitenden spektroskopischen Monitorings können die Extraktionen und die Synthesen optimiert werden.

Mikrowellentechnologie in Ausbildung und StudiumGrundlagen der physikalischen, organischen und anorganischen Chemie können von Dozenten auch beim Einsatz von Mikrowellensystemen praxisnah vermittelt werden. In den Forschungslaboren der naturwissenschaftlich-technischen Akademie (nta) in Isny wurden zur Ausbildung Mikrowellensysteme etabliert. Seit 2011 wurde bereits die Mikrowellentechnologie sowohl theoretisch als auch experimentell Bestandteil des Lehrplans. Durch Kooperationen mit der Industrie konnten neben den klassischen Lehrtätigkeiten auch spezifische Projekte durchgeführt werden. Die Dozenten und Professoren erfreuten sich einer großen Anzahl von Auszubildenden, die damit schon mal in industrielle Anwendungen hineinschnuppern konnten. Die Ergebnisse der Abschlussarbeiten aus dem Forschungslabor und der Industrie wurden in verschiedenen Medien veröffentlicht.

Für eine gelungene Kooperation der Akademie mit der Industrie stehen beispielhaft die Synthesen von Acetylsalicylsäure (Aspirin) und N-Acetyl-4-aminophenol (Paracetamol) mittels der Mikrowellentechnologie. Paracetamol zählt zu den weitesten verbreiteten Arzneimitteln und ist als schmerzlindernder und fiebersenkender Arzneistoff aus der Gruppe der Nichtopioid-Analgetika heute nicht mehr wegzudenken. Bei der WHO wird er daher als unentbehrlicher Arzneistoff geführt. Ebenso ist die Acetylsalicylsäure aus der Gruppe der Salicylate ein Entzündungshemmer mit schmerzlindernden und fiebersenkenden Eigenschaften. Zusätzlich hemmt Acetylsalicylsäure die Thombozytenaggregation und wird daher häufig prophylaktisch zur Blutverdünnung eingesetzt, um das Risiko von Schlaganfällen zu minimieren.

Die von den Auszubildenden mit Hilfe der Mikrowellentechnologie hergestellten Arzneistoffe Paracetamol und Aspirin erreichten eine Ausbeute von ca. 90%, bei einer gleichzeitigen Synthesezeit von 30 - 45 Minuten. Danach wurde die Qualität der Produkte mittles H-NMR-, FT-IT- und Ramanspektroskopie überprüft. Die Auszubildenden arbeiteten selbstständig und hatten großes Interesse an der Interpretation der Ergebnisse. Durch internationale Kooperationen der nta wurden die so gewonnenen Erkenntnisse auf internationaler Ebene weiter kommuniziert, was dazu beitrug, den Standort Isny ebenfalls für ausländische Interessenten attraktiv zu machen.

Die Wichtigkeit der praxisnahen Ausbildung und des Experimentierens im Unterricht beschreibt bereits Konfuzius: „Erzähle es mir und ich werde es vergessen. Zeige es mir und ich werde mich erinnern. Lass es mich tun und ich werde es behalten.“ Der Einsatz moderner Methoden im Experimentalunterricht kann dazu beitragen, dass Auszubildende oder Studenten später dem Anforderungsprofil der Industrie gerecht werden. Dieses Beispiel verdeutlicht, wie Innovation in Forschung, Industrie und Lehre konkret gelingen kann.

AUTOREN
Prof. Dr. Gerald Grübler, Ursula Steiner, Dr. Eberhard Heller
Strategische Beratung in Research & Development

Hans C. Zimmermann Abacus Analytical Systems GmbH
www.abacus-lab.com

Marcel Mallah Fricke und Mallah Microwave Technology GmbH
www.microwaveheating.net

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Seminarangebot:

Teamteaching in sciences and English
Teamteaching in Naturwissenschaften und Englisch

TogEther we Achieve More – TEAM – gemeinsam erreichen wir mehr

Seminarleiterin: Frau Ursula Steiner, IKHLP@yahoo.com
Autor:
Fachenglisch für BIOTAs und BTAs, siehe www.springer.com
Fachenglisch für PTAs, Westermannverlag 10.05.2023

1. Definition „Teamteaching“

2. Vorstellung zweier Unterrichtsentwürfe: