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Neues zu Bakterien-Fabriken, Biosensoren und Brennstoffzellen

Das Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2003

[27. März 2003]

Jülich / Hannover - Mit interessanten Entwicklungen zur Energieforschung und Biotechnologie zeigt sich das Forschungszentrum Jülich auf der diesjährigen Hannover Messe, der größten Industriemesse der Welt. Wissenschaftler aus mehreren Instituten stellen vom 7. bis 12. April verschiedene Exponate vor – von Brennstoffzellen über Biosensoren bis zu Bakterien-Fabriken. Das Forschungszentrum ist auch am neuen Experten-Portal für die Industrie beteiligt, das die Helmholtz-Gemeinschaft der Großforschungszentren auf der Messe freischaltet.


Brennstoffzellen – Strom von morgen
(Gemeinschaftsstand NRW, Halle 13, Stand G 38; Stand "Wasserstoff & Brennstoffzellen", Halle 13, Stand G 66 / 6)

Auf dem "Gemeinschaftsstand NRW" präsentieren die Wissenschaftler Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFCs), eigengefertigte DMFC-Komponenten und einen Dieselreformer. DMFCs gehören zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen (60 bis 100 °C) und eignen sich z.B. als Akku-Ersatz für Videokameras oder Laptops sowie als Stromaggregat für Sonderanwendungen. DMFCs tanken Methanol statt Wasserstoff. Der Vorteil: Methanol ist flüssig und damit leichter zu handhaben als gasförmiger Wasserstoff. Das Kernstück einer DMFC ist die mehrschichtige Membran-Elektroden-Einheit (MEA): Sie wird am Institut für Werkstoffe und Verfahren der Energietechnik (IWV-3) mittlerweile überwiegend mit einer Beschichtungsmaschine gefertigt. So können die Wissenschaftler die Herstelltechnik von Brennstoffzellen weiter voran treiben und Komponenten industrienah, kostengünstig und mit hoher Qualität fertigen. Der gezeigte Reformer wandelt schwefelarmen, konventionellen Dieselkraftstoff in wasserstoffhaltiges Brenngas um und macht ihn so für die Brennstoffzelle nutzbar – beispielsweise für die Festoxid-Brennstoffzelle.

Komponenten der Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC)präsentieren die Forscher auf dem Stand "Wasserstoff & Brennstoffzellen". Die SOFC gehört zu den Hochtemperatur-Brennstoffzellen (700°C bis 1000 °C) und ist vor allem für die stationäre Strom- und Wärmeerzeugung interessant. Jülicher Wissenschaftler arbeiten an fortgeschrittenen SOFCs mit planaren Zellen und dünnem Elektrolyten. Mit einem methanbetriebenen System haben sie bereits Leistungen von über 5 Kilowatt erreicht. Daneben wird ein DMFC-System mit einem Brennstoffzellenstapel zu sehen sein, der eine Leistung von 2 Kilowatt liefert – gegenüber dem letzten Jahr eine Steigerung um das Vierfache. Der Stapel ist integriert in ein komplettes Modul, das alle zum Betrieb erforderlichen Aggregate enthält. Abgerundet werden die Exponate durch einen Apparat zur Brenngaserzeugung. Dieser enthält neben einem autothermen Reformereine mehrstufige Gasreinigung zur Entfernung von Kohlenmonoxid und einen Katalytbrenner, der Brennstoffzellenabgase reinigt.


Corynebakterien – die Synthesekünstler
(Gemeinschaftsstand "Forschungsland NRW", Halle 18, 1. OG, Stand M 12)

Die Produkte einer "Mini-Fabrik" der besonderen Art präsentieren Forscher des Instituts für Biotechnologie 1 (IBT-1) auf dem Gemeinschaftsstand "Forschungsland NRW"). Ihre "Fabrik-Arbeiter" sind Bakterien – und als solche äußerst produktiv. Denn sie können Aminosäuren, die Grundbausteine der Eiweiße, produzieren, darunter auch diejenigen, die der Mensch nicht selbst herstellen kann. Diese essentiellen Aminosäuren wie L-Valin oder L-Isoleucin muss er vielmehr mit der Nahrung aufnehmen. Daher sind sie begehrte Substanzen – beispielsweise als Bestandteil von Infusionslösungen oder Sporternährungsprodukten. Die Jülicher Forscher beschäftigen sich mit dem BodenbakteriumCorynebacterium glutamicum und dessen Aminosäurebildung. Es ist ihnen gelungen, die zelleigenen Regulationsprozesse der Bakterien zu überwinden, so dass die kleinen Arbeitstiere nun bis zu 1000-mal mehr L-Valin bilden als sie für sich selbst benötigen. So können die Wissenschaftler mit ihrerBakterien-Fabrik kostengünstig L-Valin herstellen.


Biologie plus Mikroelektronik - und was dabei herauskommt
(VDI-Gemeinschaftsstand "Technologies for New Mobility", Halle 18, 1. OG, Stand K 03)

Die Vereinigung biologischer Zellen mit Silizium-Mikro-Chips zu neuen Bauteilen ist eine der großen Herausforderungen der Wissenschaft – der sich auch das Institut für Schichten und Grenzflächen (ISG) des Forschungszentrums Jülich stellt. Physiker und Biologen arbeiten Hand in Hand an solchen bioelektronischen Hybridsystemen. Drei Beispiele präsentieren sie auf dem VDI-Gemeinschaftsstand "Technologies for New Mobility": einen DNA-Chip, einen Herzzellen-Transistor-Chip und einen Knoblauch-Biosensor.

Ein DNA-Chip dient dazu, DNA-Abschnitte zu identifizieren. Die Forscher haben eine neue Methode entwickelt, um solche Chips auszulesen: Statt die zu identifizierende DNA mit einem Farbstoff zu markieren, verarbeiten sie ein elektrisches Signal.

Durch Ansiedlung von einigen tausend Herzzellen auf einer Halbleiter-Oberfläche bildet sich ein vernetztes, elektrisch aktives Zellgebilde, welches ähnlich wie ein richtiges Herz "schlägt". Ein solcher Herzzellen-Transistor-Chip könnte in der Pharma-Forschung bei der Vorentwicklung von Herzmedikamenten eingesetzt werden.

Die medizinische Wirkung des Knoblauchs schließlich wird wesentlich durch schwefelhaltige Substanzen hervorgerufen. Der Knoblauch-Sensor nutzt einen Biokatalysator – ein Enzym – das auf einem Mikrochip fixiert ist, um diese Stoffe zu detektieren und ihre Konzentration zu messen. Damit ist es möglich, die wertvollen Inhaltsstoffe des Knoblauchs auch in anderen Pflanzen aufzuspüren.


Wissenschaftsexperten für die Industrie
(Stand des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, Halle 18, EG, Stand E 10; Stand des Forschungszentrums Karlsruhe, Halle 6, Stand A 26)

Auf dem Stand des Bundesforschungsministeriums fällt der Startschuss für das neue Experten-Portal www.helmholtz-experten.de der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren. Von der Nanoelektronik über Gesundheit bis zur Energietechnik – Industriepartner erhalten einen Überblick über die Kompetenzen der Großforschungseinrichtungen und können direkt Kontakt zu den jeweiligen Wissenschaftlern aufnehmen. Auf den Ständen des Bundesforschungsministeriums und des Forschungszentrums Karlsruhe stellen verschiedene Helmholtz-Zentren, darunter auch das Forschungszentrum Jülich, den neuen Service vor (Näheres erfahren Sie über die Helmholtz-Gemeinschaft).


Treffpunkt für den Mittelstand
(Innovationsmarkt Forschung & Technologie, Halle 18, OG, Stand L 01)

"SteP – Treffpunkt Mittelstand" ist das Motto der diesjährigen Präsentation der SteP-Initiative (Suche nach technischen Problemlösungen für Innovationen) des Forschungszentrums Jülich, die eng mit dem Informationsdienst Wissenschaft (idw) zusammenarbeitet. Als Anlaufstelle insbesondere für klein- und mittelständische Unternehmen werden folgende innovative Dienstleistungen angeboten: Beratung von Unternehmern bei Innovationsfragen, Vermittlung von neuen Technologien und Experten, Zugriff zu internationalen Technologie- und Kooperationsdatenbanken, Nutzung einer aktuellen Kontaktbörse für Angebote und Nachfragen. Bei der Sonderaktion "Ist Ihr Unternehmen noch zukunftsfähig?" liefert ein auf langjähriger Praxis basierender Kurzscan eine erste Orientierung.

Informationen:

Dr. Renée Dillinger
Wissenschaftsjournalistin
Forschungszentrum Jülich
52425 Jülich
Tel. 02461 61-4771, Fax 02461 61-4666
E-Mail: r.dillinger@fz-juelich.de

Mechthild Hexamer
Leiterin Öffentlichkeitsarbeit, Pressesprecherin
Tel. 02461 61-4661, Fax 02461 61-4666
E-Mail: m.hexamer@fz-juelich.de


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