Ausgabe 2/2013

Herzlich willkommen zu einem weiteren DECHEMAX-Newsletter im Jahr 2013!
Wir freuen uns, dich wieder mit Neuigkeiten aus Chemie und Technik sowie über die DECHEMAX-Schülerwettbewerbe zu informieren - sowohl über den gerade zu Ende gegangenen als auch über den, der nun beginnt. Lies, was unsere Sieger während ihres Aufenthaltes in Frankfurt erlebt haben und wie es mit dem neuen Wettbewerb weitergeht.

Außerdem habe wir wieder einen Artikel über ein spannendes Thema aus Chemie/Biotechnologie für Dich aufbereitet, dieses mal geht es um Phytoextrakte, also Wirkstoffe aus Pflanzen.

Und natürlich gibt es auch wieder ein kleines Rätsel.

Viel Spaß beim Lesen wünscht dir

dein DECHEMAX-Team

Wettbewerb 2012/2013 ging zu Ende

Der Wettbewerb 2012/2013 ist mit der Siegerehrung am 19. September nun endgültig abgeschlossen.
Insgesamt 2450 Teams haben sich an den Fragen der ersten Runde rund um die "Kunstgriffe der Natur" versucht. 809 haben 6 oder mehr Fragen korrekt beantwortet und damit den Einzug in die zweite Runde geschafft.

In der zweiten Runde ging es darum, sich der kunterbunten Welt der Farben der Natur zu widmen.
Aus insgesamt 480 eingesendeten Protokollen haben wir die 3 Siegerteams ermittelt, die uns im September in Frankfurt besucht haben. Außerdem gab es für ein Team noch einen Sonderpreis: eine Woche Experimentieren beim Experimentalseminar des Fördervereins Chemieolympiade. Und natürlich haben wir noch jede Menge Buchpreise versendet und Zeitschriftenabos für natur+kosmos und bild der wissenschaft organisiert. Vielen Dank auch nochmal an unsere Sponsoren von Wiley VCH, natur+kosmos, bild der wissenschaft und Springer Spektrum!

Die Siegerehrung

Für die Sieger des diesjährigen DECHEMAX-Schülerwettbewerb, hieß es "auf nach Frankfurt am Main". Zwei Tage Programm erwartete unsere neun Gewinner.
Im Rahmen der Wissenschaftstage am 19.09.2013 wurden den drei Siegerteams ihre Preise (pro Teilnehmer je eine Urkunde und einen Scheck über 250 Euro) überreicht. Ein interessanter Experimentiervortag von Dr. Heywang, mit dem Thema "Wie verhext - Überraschendes mit Luft", erwartete uns im Anschluss. Hier haben wir erfahren, wie man in einer Flasche einen Luftballon aufblasen kann, oder wie Korken, die auf eine Tischplatte fallen, senkrecht stehen bleiben können.

Abends stand dann der Besuch des MAIN TOWER auf dem Programm. Er ist der einzige öffentlich zugängliche Wolkenkratzer Frankfurts und mit seiner Höhe von 200 m (mit Antenne 240 m) das vierthöchste Hochhaus Deutschlands. Mit dem Fahrstuhl erreicht man in Windeseile das 55. Stockwerk, von dort aus gelangt man über ein paar Stufen auf die Aussichtplattform. Das Wetter meinte es, nach heftigen Regenfällen am Tag zuvor, gut mit uns, sodass wir an diesem Abend - zwar bei eisigem Wind - einen spektakulären Blick auf das Rhein-Main-Gebiet hatten.

Am nächsten Morgen ging es dann zur EXPERIMINTA, einem Mitmach-Museum für Jung und Alt. Anfassen und Ausprobieren ist hier ausdrücklich erwünscht. Anschaulich und spielerisch werden einem vor allem die Gesetze der Mechanik, Mathematik und Optik erklärt. Sitze an Flaschenzügen, Sandpendel, selbsttragende Brücken, die die Besucher errichten können, Seifenblasen zum Hineinsteigen und Kugelbahnen sind nur einige der über 120 Experimentierstationen. Auf dem Teufelsrad, einer glatten Drehscheibe mit einem Durchmesser von ca. 4 Metern, konnten unsere Gewinner am eigenen Körper erfahren, wie schwer es ist, nicht durch die Fliehkraft von der Drehscheibe befördern zu werden. Nach drei Stunden, die wie im Flug vergingen, hieß es für die Teams nach einem gemeinsamen Mittagessen bei der DECHEMA auch schon wieder Abschied nehmen. Zwei interessante und schöne Tage in Frankfurt gingen viel zu schnell zu Ende.

Wettbewerb 2013/2014 - Das Periodensystem der Elemente

Wenn du nun Lust bekommen hast, auch beim Wettbewerb mitzumachen, dann ist jetzt genau die Zeit, ein Team zu bilden und sich anzumelden. Seit dem 1. Oktober ist die Anmeldung für den inzwischen 14. Wettbewerb geöffnet.

Wir beschäftigen uns in diesem Schuljahr mit dem Baukasten, aus dem die ganze Welt besteht: den chemischen Elementen. Ihr Aufbau und ihre Eigenschaften folgen ganz bestimmten Regeln. Die Existenz einiger Elemente war deshalb schon vorhergesagt, bevor sie überhaupt entdeckt wurden! Viele sind recht unbekannt - trotzdem sind sie extrem wichtig für technische Produkte, die aus unserem Alltag nicht wegzudenken sind. Wo sind die Elemente in der Natur zu finden? Wie bereiten wir sie auf und wo kommen sie in Forschung und Technik zum Einsatz? Auf diese und weitere Fragen wollen wir in unserem Wettbewerb Antworten finden.

Phytoextrakte oder Wunderwaffen aus der Pflanze

Phytoextrakte tragen ihre Abstammung im Namen: Es handelt sich dabei um Wirkstoffe, die aus Pflanzen ("phyto") gewonnen ("extrahiert") werden. Wer sich zuhause einen Kamillentee kocht, stellt also einen Phytoextrakt her - allerdings nicht besonders effizient; von der riesigen Palette an interessanten Inhaltsstoffen sind im Tee nur einige wenige in arzneilich relevanten Mengen vorhanden. Wer das volle Spektrum nutzen möchte, der muss auf die Wasserdampfdestillation oder auf die Extraktion mit Wasser-Alkohol-Gemischen zurückgreifen.

Damit lässt sich dann eine Menge anstellen: Laut FAO (Food and Agriculture Organisation der Vereinten Nationen) betrug schon 2003/2004 das weltweite Handelsvolumen von Pflanzenextrakten ca. 1 Billion US-$. Darunter fallen Phytopharmaka, also Arzneimittel, deren Inhaltsstoffe aus Pflanzen stammen, Kosmetik- und Wellness-Produkte, Aromen und Parfum, Nahrungsergänzungsmittel und Agrochemikalien.

Weil Phytoextrakte "aus der Natur stammen", ziehen viele Verbraucher sie den Wirkstoffen aus der chemischen oder pharmazeutischen Herstellung vor. Aber Achtung: "Natürlich" heißt nicht automatisch "harmlos"! Auch die Wirkstoffe aus Tollkirsche und Fliegenpilz sind "natürlich" - das macht sie nicht weniger ungesund!

Zusätzlich ist häufig nicht nur ein Inhaltsstoff für die Wirkung zuständig, sondern eine Kombination aus verschiedenen Substanzen. Weil sich das viel schwerer beschreiben lässt als ein "einfaches" chemisches Molekül, ist auch die Zulassung als Arzneimittel häufig aufwändiger als bei chemisch definierten Substanzen.

Es gibt natürlich auch Aspekte, die für die Phytoextrakte sprechen. Neben ihrem guten Image ist das unter anderem die Nachhaltigkeit; die CO₂-Bilanz ist häufig viel besser, als wenn der gleiche Wirkstoff durch langwierige chemische Synthesen hergestellt werden muss. Außerdem ist die Natur ein toller Chemiker, viele Naturstoffe lassen sich im Labor nur sehr schlecht nachbauen.

Phytoextrakte in den großen Mengen herzustellen, die teilweise benötigt werden, ist gar nicht so einfach. Zum einen braucht man enorme Mengen an Pflanzenmaterial; wie bei allen solchen Agrarprodukten kann das dazu führen, dass Flächen in Monokultur bewirtschaftet werden und andere Nutzungen (z.B. für die Lebensmittelherstellung oder den Naturschutz) zurückstehen müssen. Außerdem sind Pflanzen häufig nicht das ganze Jahr über verfügbar, sondern nur zu den ein oder zwei Erntezeiten. Und außerdem können die Inhaltsstoffe von Pflanzen stark variieren, beispielsweise in Abhängigkeit vom Wetter oder der Düngung. Deshalb kann es sein, dass auch dann, wenn die gleiche Menge Material auf die gleiche Weise bearbeitet wird, ganz andere Konzentrationen und Zusammensetzungen von Phytoextrakten herauskommen -für Chemiker und Pharmazeuten eine besondere Herausforderung, denn schließlich muss eine gleichbleibende Qualität gesichert sein. Ein Forschungsschwerpunkt liegt deshalb bei Züchtung und Anbaumethoden. Neue Pflanzenzüchtungen sollen dafür sorgen, dass die gewünschten Wirkstoffe in möglichst hohen und gleichbleibenden Konzentrationen in der Pflanze sind. Neue Anbaumethoden (z.B. erdfrei in Gewächshäusern) sollen möglichst gute Ernten sicherstellen, die gleichzeitig nicht mehr von den Jahreszeiten abhängig sind. Außerdem arbeiten Wissenschaftler daran, die Aufschlussverfahren zu verbessern, das heißt die Methoden, mit denen die Wirkstoffe aus der Pflanze geholt werden. Das fängt an bei der Vorbereitung des Materials (wie stark muss es getrocknet werden? Wie wird es am besten zerkleinert?), geht über den eigentlichen Aufschluss (genügt es, Tee zu kochen oder ist eine High-Tech-Apparatur vonnöten?) bis hin zu der Frage, in welcher Form die Phytoextrakte am besten genutzt werden - als Öl, als Tablette, als Pulver?

Phytoextrakte und ihre Herstellung beschäftigen also nicht nur Apotheker und Pharmazeuten, sondern auch Agrarwissenschaftler, Biologen und Biotechnologen, Ingenieure und alle Arten von Chemikern. Und angesichts der Vielfalt der Pflanzen wird das auch noch eine ganze Weile so bleiben.

Rätsel:

Da unser Wettbewerb sich um das Periodensystem dreht, haben wir hier auch noch ein kleines Rätsel zu eben diesem Thema: Fünf Elemente werden im PSE unter diesem Begriff zusammengefasst:

Die Lösung des letzten Rätsels:

1. Bildserie: Flamme
2. Bildserie: Lampe
3. Bildserie: Uran
4. Bildserie: Orange
5. Bildserie: Reinigen           ergibt das Lösungswort FLUOR