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29.06.2019 Drucken

Region mit Zukunft

Mit Algen gegen Mikroplastik

Nachwuchsforschergruppe der Technischen Universität nimmt an internationalem Wettbewerb in den USA teil

Mikroplastik ist im wahrsten Sinne des Wortes in aller Munde. Die winzigen Kunststoffteilchen sind ein riesiges Problem für die Umwelt. Dem nimmt sich eine elfköpfige Studierendengruppe der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) an, indem sie gentechnisch veränderte Grünalgen darauf ansetzt.  

Was tut sich im Glas? Lukas Punstein (links) und Niko Dalheimer prüfen erste Ergebnisse ihrer Versuchsreihe. FOTO: MONIKA KLEIN
Was tut sich im Glas? Lukas Punstein (links) und Niko Dalheimer prüfen erste Ergebnisse ihrer Versuchsreihe. FOTO: MONIKA KLEIN

„Abby“ und „Bess“ heißen die beiden Bioreaktoren, in denen die gentechnisch veränderten Süßwasseralgen unter optimalen Bedingungen ihrer Aufgabe nachgehen sollen. Seit November arbeiten die Studenten an dem Projekt, gerade sind sie einen großen Schritt vorangekommen. „Wir haben beide Enzyme erfolgreich nach außen transportiert“, erzählen Teamleiter Lukas Punstein und Niko Dalheimer, beide Studenten der Biowissenschaften.

Zuvor haben die Forscher die Algen dazu gebracht, bestimmte Enzyme zu produzieren. „Sie arbeiten wie kleine Scheren. Sie lagern sich am Mikroplastik an und fangen an, das Polyethylenterephthalat, kurz PET, zu zerschneiden“, erläutern sie weiter. PET mache den größten Anteil der Kunststoffe aus.

Die dabei entstehenden Bestandteile Terephthalsäure und Ethylenglykol können gesäubert und wieder verwendet werden. „Die Terephthalsäure lässt sich wieder zu PET verarbeiten und Ethylenglykol kann in den Biotreibstoff Ethanol umgewandelt werden“, beschreiben Punstein und Dalheimer die Idee.

Dieses biotechnologische Recycling, bei dem ein Kreislauf entsteht, hat Vorteile. „Das Plastikmuss nicht mit einemhohen Energieaufwand verbrannt werden und ist weniger umweltschädlich als ein chemisches Verfahren“, führen sie aus. Zudem sei nur wenig Energie, Licht und Kohlendioxid für das Wachstum der Alge nötig.
                                      

Unter optimalen Bedingungen: In einem 1,8-Liter-Bioreaktor wird das Mikroplastik von Enzymen zerlegt. FOTO: KLEIN/FREI
Unter optimalen Bedingungen: In einem 1,8-Liter-Bioreaktor wird das Mikroplastik von Enzymen zerlegt. FOTO: KLEIN/FREI

Ihre Vision ist es, einen großen Bioreaktor als geschlossenes System beispielsweise einer Kläranlage oder der Trinkwasserversorgung von Haushalten vorzuschalten. Wichtig sei es, dass die gentechnisch veränderten Algen in einemgeschlossenen Systemverblieben. „Bislang gibt es noch keine Methode, um Mikroplastik zu isolieren“, berichten sie. Doch noch sind die Forscher nicht am Ziel. Im nächsten Schritt beschäftigen sie sich damit, wie viel PET abgebaut werden kann, wie viele Enzyme entstehen und optimieren das Verfahren.

Parallel dazu haben sie ihr Projekt unter dem Titel „Chlamy Yummy – Damit ist Plastik gegessen“ online auf die Crowdfunding-Plattform www.startnext.com gestellt. Hier können sich Interessierte informieren und ein „Plastikvermeidungskit“ mit nützlichen Dingen für den Alltag kaufen, um auch so zu unterstützen. Daneben haben sie Oberstufenklassen besucht, um ihr Projekt vorzustellen und Schülern ein Praktikum anzubieten, bei dem sie „Laborluft“ schnuppern können.

Stolz sind die Forscher darauf, dass sie als erstes studentisches Team aus Rheinland-Pfalz an dem internationalen Wettbewerb des Massachusetts Institute of Technology in Boston/ USA teilnehmen. Im vergangenen Jahr seien circa 300 Teams aus 40 Nationen im Bereich Biologie vertreten gewesen, so Punstein. Für die Forschergruppe heißt es, Ende Oktober Koffer zu packen, denn nach einem Jahr Arbeit wird sie ihr Projekt und die Ergebnisse in Boston vorstellen.

Finanziell gefördert wird die Arbeit durch den Forschungsschwerpunkt „BioComp“ des Landes Rheinland-Pfalz, durch die Stadtwerke Kaiserslautern und durch den Verein Zukunftsregion Westpfalz. Firmen aus Deutschland, Schweiz und den USA unterstützen mit Sachspenden. lmo


Wenn Schüler Roboter das Laufen lehren

Der Lehrstuhl VPE der Technischen Universität Kaiserslautern baut den Wettbewerb für Studierende und Schüler aus

Die neueste Generation: Thomas Eickhoff vom Lehrstuhl VPE zeigt einen der neu gekauften Roboter, die beim Wettbewerb eingesetzt werden. FOTO: MONIKA KLEIN
Die neueste Generation: Thomas Eickhoff vom Lehrstuhl VPE zeigt einen der neu gekauften Roboter, die beim Wettbewerb eingesetzt werden. FOTO: MONIKA KLEIN

Ab diesem Jahr bietet der Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung (VPE) der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) unter Leitung von Professor Jens C. Göbel einen neuen, erweiterten Roboter-Programmier-Wettbewerb für Schüler in der Region Westpfalz und Studierende der TUK an. Unterstützt wird der Wettbewerb durch den Verein Zukunftsregion Westpfalz und den Schülerforschungsverbund Westpfalz.

„Wir möchten bei Schülern das Bewusstsein für zunehmend wichtige interdisziplinäre Themen an der Schnittstelle zwischen Maschinenbau und Informatik fördern, und zwar in einer Art, die möglichst motivierend ist“, nennt Thomas Eickhoff, der als wissenschaftlicher Mitarbeiter federführend mit der Organisation des Wettbewerbs betraut ist, die Intention.

Von Seiten der Schulen brauche es interessierte, motivierte Lehrer mit Kenntnissen im Programmieren, erzählt er. Der Lehrstuhl stelle die Lernunterlagen, die für die Schüler zum Bewältigen der Aufgabe erforderlich seien, zur Verfügung und arbeite die Lehrer darin ein. Hierbei handele es sich um angepasste Inhalte aus Vorlesungen und Übungen, die die Schüler an die Thematik heranführten.

Bereits vor zehn Jahren hat der VPE im Rahmen einer Lehrveranstaltung damit begonnen, Roboter aktiv in die Lehre einzubeziehen. Daraus hat sich ein Programmier-Wettbewerb entwickelt, der sich an Studierende und auch an Oberstufenschüler richtet. Bislang nahm mit dem Hofenfels-Gymnasium Zweibrücken nur eine Schule daran teil. Ab diesem Jahr sollen erstmals weitere Gymnasien aus dem regionalen Umkreis einbezogen werden, sodass diese auch von dem erfolgreichen Kooperationskonzept profitieren.

Bislang musste ein Roboter so programmiert werden, dass er über eine Strecke von dreieinhalb Metern einer kreuz und quer verlaufenden Linie folgt. Diesmal werde die Aufgabe eine andere sein, kündigt Eickhoff an, möchte jedoch noch keine Details verraten. „Wir sind noch in den Vorbereitungen.“ Für den Wettbewerb im Oktober wird die Aufgabe, die für die Schüler lösbar sein soll, rechtzeitig im Voraus bekanntgegeben. Beabsichtigt ist, dass Studierende und Schüler auf Augenhöhe gegeneinander antreten. Die Gewinner erhalten Geldpreise.

Mit dem koordinierten Angebot sollen die Mint-Fächer (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) und deren praktische Anwendung für Schüler attraktiv und zugänglich gemacht werden. Schulen, die an dem Wettbewerb teilnehmen möchten, können sich mit Eickhoff in Verbindung setzen. lmo

LEHRSTUHL FÜR VIRTUELLE PRODUKTENTWICKLUNG
Ansprechpartner: Thomas Eickhoff
Telefonnummer: 0631 2053686
https://vpe.mv.uni-kl.de
  

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