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11.05.2009

DECHEMA-Studentenpreise 2009

Für ein besonders effizientes Studium werden bereits zum 16. Mal die DECHEMA-Studentenpreise an Absolventen der Diplom-Fachrichtungen Technische Chemie, Chemische Verfahrenstechnik / Chemieingenieurwesen und Biotechnologie vergeben. Mit diesen Preisen werden hervorragende fachliche Leistungen und eine besonders kurze Studiendauer ausgezeichnet. Die Preisverleihung erfolgt am 10. Mai 2009 im Rahmen der feierlichen Eröffnung der ACHEMA 2009 im CongressCenter der Messe Frankfurt.

Ausgezeichnet werden

f ür das Fachgebiet Technische Chemie

  • Dipl.-Chem. Andreas Haas, Universität S tuttgart
  • Dipl.-Chem. Carola Bals, Universität Hannover


für das Fachgebiet Chemische Verfahrenstechnik / Chemieingenieurwesen

  • Dipl.-Ing. Marcin Domino, Universität Halle-Wittenberg
  • Dipl.-Ing. Regina Deschermeier, TU München

für das Fachgebiet Biotechnologie

  • Dipl.-Biotech. Tobias Thüte, Universität Bielefeld
  • Dipl.-Ing. Katja Albers, Universität Dortmund

Die DECHEMA-Studentenpreise werden seit 1994 jährlich vergeben und sollen zur Effizienzsteigerung des deutschen Hochschulstudiums beitragen. Die meisten Preise gingen bisher an Studenten der Universität Halle-Wittenberg, gefolgt von der RWTH Aachen und der Universität Karlsruhe (TH) sowie den TUs Berlin, München und Darmstadt und Stuttgart.

Vorschläge für die Studentenpreise 2010 können bis Mitte Januar 2010 bei der DECHEMA eingereicht werden. Vorschlagsberechtigt sind die Hochschullehrer der genannten Fachrichtungen.

DECHEMA-Studentenpreise 2009 - Kurzfassungen der Preisträgerarbeiten

Isomerisierung und hydrierende Ringöffnung von cis-Decalin an Platin/Y - sowie Iridium/Y-Zeolithkatalysatoren
Dipl.-Chem. Andreas Haas, Universität Stuttgart (Fachgebiet Chemische Technik)

In Dieselkraftstoffen sind hauptsächlich Aromaten und Naphthene für unbefriedigende Cetanzahlen verantwortlich. Die Cetanzahl beschreibt die Zündwilligkeit von Dieselkraftstoffen. Je mehr kettenförmig aufgebaute Kohlenwasserstoffe vorhanden sind, desto leichter entzündet sich der Kraftstoff von selbst. Deshalb ist es erstrebenswert, den Anteil an Aromaten und Napthenen zu verringern. Die Hydrierung von Aromaten zu Naphthenen ist heutzutage technisch möglich, die selektive Ringöffnung von Naphthenen zu offenkettigen Alkanen hingegen ist eine Herausforderung für die moderne Katalyseforschung.

Andreas Haas konnte in seiner Arbeit erstmals zeigen, dass die hydrogenolytische Ringöffnung von Naphthenen zu offenkettigen Alkanen an bestimmten Edelmetall-Trägerkatalysatoren möglich ist. Die katalytischen Experimente führte er mit cis-Decalin als Modellkohlenwasserstoff in einer Festbett-Strömungsapparatur unter Wasserstoffatmosphäre und Hochdruck durch. Für die Analyse der sehr komplexen Produktgemische, die aus bis zu 300 Komponenten bestanden, benutzte er die Online-Gaschromatographie und Massenspektrometrie. Dabei zeigt sich u.a., dass sich die Aromaten Tetralin und Naphthalin aus Decalin in Konzentrationen bilden, die durch thermodynamische Gleichgewichtsberechnungen vorhergesagt werden können.

Untersuchungen zum Bindungsverhalten von Proteinen an ausgewählten anorganischen Adsorbentien
Dipl.-Chem. Carola Bals, Universität Hannover (Fachgebiet Chemische Technik)

Zur Aufreinigung biologisch relevanter Substanzen werden in der Biotechnologie häufig chromatograhische Methoden wie die Affinitätschromatographie eingesetzt. Neben hochspezifischen Proteinen kommen zunehmend auch anorganische Materialien als gruppenspezifische Liganden zum Einsatz, da diese meist einen breiteren Einsatzbereich zeigen und zudem die Prozesskosten der Aufreinigung senken können.

Im Rahmen ihrer Diplomarbeit untersuchte Carola Bals das Bindungsverhalten von Proteinen unterschiedlichen Glykosylierungsgrads sowie eines Modell-Antikörpers (human, polyklonal) an verschiedene anorganische Adsorber (ein Boronat sowie Hydrotalcite mit unterschiedlichen Schichtladungen). Sie bestimmte die spezifische Bindungsfähigkeit aller Modell-Proteine an die Adsorber in Abhängigkeit von äußeren Parametern wie pH-Wert und Ionenstärke und ermittelte die jeweiligen Adsorptionsmaxima. Dabei konnte das erwartete Verhalten der Hydrotalcite als klassische Anionenaustauscher nicht bestätigt werden. Die Eignung des Boronats als Lektin untersuchte Frau Bals mit verschiedenen Glykoproteinen sowie ungebundenen Zuckern.

Untersuchung zur Gasreinigung bei der thermochemischen Vergasung von Biomasse
Dipl.-Ing. Marcin Domino, Universität Halle-Wittenberg (Fachgebiet Chemische Verfahrenstechnik / Chemieingenieurwesen)

Die Vergasung dient der Konversion fester, biogener Kohlenstoffträger in einen gasförmigen Energieträger und gewinnt als ein Vertreter der Nutzung regenerativer Energiequellen im Rahmen der Klimadiskussion und der CO2-Problematik an immer größerer Bedeutung. Vergasungsanlagen mit anschließender motorischer Nutzung zur dezentralen Bereitstellung von elektrischer Energie haben das größte Zukunftspotential.

Leider stehen die erzeugten Nebenprodukte einem „Durchbruch“ und einer großkommerziellen Nutzung der Vergasungstechnologie im Wege. Bei motorischer Nutzung bewirkt der enthaltene Staub eine stark erhöhte Materialerosion an Maschinenteilen wie Turboladern oder Ventilsitzen. Der Teer führt zur Verstopfung der gasführenden Leitungen und zu Ventilverklebungen. Geeignete Primärmaßnahmen, also Maßnahmen im Vergasungsreaktor selbst, welche eine Gasreinigung überflüssig machen würden, konnten bisher nicht gefunden werden. Eine effiziente Gasreinigung ist daher unerlässlich und stellt das entscheidende Bindeglied zwischen Gaserzeugung und Gasnutzung dar.

Im Rahmen seiner Diplomarbeit untersuchte Marcin Domino die Gasreinigung als limitierendes Element an der Versuchsanlage BENA 200. Dabei stand die Flüssigkeitsringmaschine als apparative Kopplung von Gasreinigung und -Förderung unter Verwendung von Wasser oder Öl (Biodiesel) als Ringflüssigkeit im Vordergrund.

Selektive Abtrennung von Sauergasen am Beispiel der Selexol-Wäsche
Dipl.-Ing. Regina Deschermeier, TU München  (Fachgebiet Chemische Verfahrenstechnik / Chemieingenieurwesen)

In Ihrer Diplomarbeit untersuchte Regina Deschermeier den Selexol-Prozess. Dies ist eine physikalische Wäsche, bei der als Waschmittel ein Gemisch aus Polyethylenglykoldimethylethern eingesetzt wird. Damit können sogenannte Sauergase, das sind z.B. schwefelhaltige Komponenten (u.a. Schwefelwasserstoff, Kohlenoxidsulfid) und Kohlendioxid, abgetrennt werden. Sie sind im Synthesegas und Erdgas vorhanden. Eine effektive Reduzierung der Kohlendixid-Emission ist im Hinblick auf den Integrated Gasification Combined Cycle, der in der Kraftwerkstechnologie eine Rolle spielt, von großem Interesse.

Ziel ihrer Arbeit war es, den Selexol-Prozess in einem Simulator abzubilden. Da bisher nur wenige Daten zur Löslichkeit der Gaskomponenten in Selexol veröffentlicht sind, suchte sie zunächst nach geeigneter Simulationssoftware. Die Simulation wurde schließlich mit der Software UniSim Design R380.1 und einem von Linde Engineering zur Verfügung gestellten Stoffdatenpaket durchgeführt.

Als Basisfall verwendete Frau Deschermeier eine in der Literatur beschriebene Selexol-Wäsche einer Ammoniak/Harnstoff-Anlage (Mak, J.Y. et al.,Synthesis Gas Purification in Gasification to Ammonia/Urea, Technischer Bericht,FLOUR/UOP, 2004). Die Wäsche soll selektiv den Schwefelwasserstoff – beim dem durch Kohlevergasung entstanden Synthesegas – aus dem Kohlendioxid-Strom abtrennen. Dieser wird wiederum als Eduktstrom für die Harnstoffgewinnung aus Ammoniak eingesetzt. Dabei hat sie die freien Prozessvariablen so gewählt, dass eine möglichst gute Übereinstimmung mit den in der Literatur beschriebenen Produktströmen erzielt wird. Als Randbedingungen wurden der Gehalt an Schwefelwasserstoff im Kohlendioxid-reichen Produktstrom und mindestens die gleiche Ausbeute an Kohlendioxid und Schwefelkohlenstoff wie im Basisfall definiert. Unter Einhaltung dieser Werte, hat Regina Deschermeier die verschiedenen Prozessparameter variiert und die Auswirkungen auf den Energiebedarf sowie den Gehalt an Schwefelwasserstoff im Schwefelwasserstoff-reichen Strom untersucht.


Etablierung einer Massenspektrometrie-basierten Lipidanalytik
für Fragestellungen der Zellkulturtechnik Dipl.-Biotech. Tobias Thüte, Universität Bielefeld, (Fachgebiet Biotechnologie)

Sowohl essentielle als auch nicht-essentielle Fettsäuren sind wichtige Bestandteile von Nährmedien tierischer Zellen. Sie sind intrazellulär gleichermaßen am Energiestoffwechsel, der Signaltransduktion und dem Aufbau der Zellstruktur beteiligt. Zur rationellen Medienentwicklung ist deshalb eine Methode zur Quantifizierung von intra- und extrazellulären Lipiden unverzichtbar.

In der Diplomarbeit konnte Tobias Thüte verschiedene Lipidklassen wie Phospholipide, Neutrallipide, Steroide sowie freie Fettsäuren mit Hilfe einer Festphasenextraktion fraktionieren. Die Fettsäurezusammensetzungen der jeweiligen Fraktionen ermittelte er nach einer (Trans﷓)Methylierung mittels Gaschromatographie. Mit Hilfe eines gekoppelten Massenspektrometers konnte er, die Zielkomponenten aufgrund ihres charakteristischen Massenspektrums identifizieren und quantifizieren. Herr Thüte führte auch eine Methodenvalidierung durch, um die Leistungsfähigkeit der Methode einschätzen zu können.

Mit Hilfe der entwickelten Methodik untersuchte Tobias Thüte den Einfluss von erhöhtem Schereintrag, wie er im Scale-up des Prozesses auftreten kann, auf die Lipidzusammensetzung der Phospholipide in der Zellmembran. Er vermutete, in den Zellen ein erhöhter Sättigungsgrad der Fettsäuren vorzufinden, um die Zellmembran unempfindlicher gegenüber des Schereintrags zu machen. Diese Vermutung konnte er allerdings nicht verifizieren, da der Anteil ungesättigter Fettsäuren sich unabhängig vom Scherstress erwies. Allerdings ließ sich bei erhöhtem Scherstress eine verringerte Cholesterolkonzentration innerhalb der Zellmembranen feststellen, die ebenfalls die Flexibilität der Membran erhöht und als Zellantwort bewertet werden kann.

Extraktion von Paclitaxel und Baccatin III aus dem Überstand einer Taxus-Zellkultur
Dipl.-Ing. Katja Albers, Universität Dortmund (Fachgebiet Biotechnologie)

Paclitaxel, ein hochwirksames Chemotherapeutikum zur Behandlung verschiedener Krebsarten, sowie die Vorstufe Baccatin III werden klassisch aus der Rinde und den Nadeln verschiedener Eibenarten gewonnen. Durch den hohen weltweiten Bedarf sind allerdings die Bestände der pazifischen und der chinesischen Eibe bereits stark gefährdet.

Katja Albers suchte in ihrer Arbeit nach Wegen, um die begehrten Wirkstoffe durch eine fermentative Herstellung aus Taxus-Zellkulturen zu erhalten. Neben der eigentlichen Produktion der gewünschten Taxane besteht eine zusätzliche Herausforderung darin, die gewünschten Komponenten zu isolieren. Sie sind nur in sehr niedriger Konzentration vorhanden und müssen außerdem aus einem komplexen Fermentationsgemisch isoliert werden.

Da die direkte Extraktion ein vielversprechender Verfahrensschritt zur Isolierung der Zielkomponenten aus dem Fermentationsmedium ist, versuchte Frau Albers in ihrer Arbeit ein geeignetes organisches Lösungsmittel für die Extraktion der beiden Taxane zu finden. Dazu untersuchte sie experimentell die Verteilungskoeffizienten in wässrig-organischen Systemen für verschiedene Lösungsmittel und führte Simulationen mit Hilfe thermodynamischer Modelle durch. Katja Albers konnte damit eine Methode zur Vorausberechnung des Taxanverteilungskoeffizienten zwischen wässriger und organischer Phase auf Basis möglichst weniger Experimente entwickeln, die eine Vorauswahl an geeigneten Lösungsmitteln ermöglicht.


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