attempto online Forschung
05.02.2025
Über 600 Schülerinnen und Schüler im CMFI Schülerlabor
Das Schülerlabor TüChemLab wurde 2024 von über 600 Schülerinnen und Schülern besucht. Es bietet Einblicke in die aktuelle Forschung des CMFI zu Biokunststoffen.
Die Arbeitsgruppe von CMFI Principal Investigator Karl Forchhammer hat gemeinsam mit Mitarbeitenden der Chemiedidaktik ein neues Angebot für das Schülerlabor TüChemLab an der Universität Tübingen entwickelt. Koordiniert wird die Entwicklung und Durchführung durch Mitarbeitende des BMBF-geförderten Projekts MINT me!, dessen Ziel es ist, außerschulische Lernangebote auszubauen und sichtbarer zu machen. Das CMFI ist seit dem Start in 2022 Verbundpartner des MINT me! Projekts. Die gemeinsam entwickelte und 2024 neu angebotene Station „Biokunststoffe – Die nachhaltige Revolution des Plastikmülls?“ hat nun mit über 600 Schülerinnen und Schülern pro Jahr einen sehr erfolgreichen Start gehabt.
Inhalte des CMFI Schülerlabors
Im Angebot „Biokunststoffe – Die nachhaltige Revolution des Plastikmülls?“ werden Einblicke in die aktuelle Forschung unseres Exzellenzclusters gegeben. Die gezeigte Forschung befasst sich mit innovativen Ansätzen rund um die nachhaltige Produktion und das Recycling von Bioplastik und vermittelt so Prinzipien einer Kreislaufwirtschaft. Dabei werden sowohl der Beitrag der Chemie als auch die Möglichkeiten der interdisziplinären Zusammenarbeit von Chemie und Mikrobiologie vermittelt. Die Herausforderungen für das Leben in einer nachhaltigen Gesellschaft werden besprochen und durch Experimente praktisch erfahrbar gemacht.
"Was mich besonders freut ist, dass wir diese Station ko-kreativ und mit der Zielgruppe der Schülerinnen und Schüler entwickelt haben. Die Forschungsinhalte wurden zunächst gemeinsam von unseren Forschenden und dem Team der Chemiedidaktik aufbereitet. Anschließend wurde die Station dann mehrfach im laufenden Prozess mit Klassen erprobt und die Rückmeldungen haben die Entwicklung der Inhalte direkt beeinflusst. Darüber hinaus wird unsere Station nun kontinuierlich evaluiert und eine repräsentative Gruppe der Teilnehmenden über einen längeren Zeitraum begleitet. So wollen wir feststellen, welchen Impact unser Angebot hat und ob wir einen Zusammenhang zu späteren Interessensschwerpunkten oder gar der Studienwahl herstellen können.", sagt Leon Kokkoliadis, der im CMFI für die Medien- und Öffentlichkeitsarbeit verantwortlich ist.
Der am häufigsten eingesetzte bio-basierte und biologisch abbaubare Kunststoff ist die Polymilchsäure (PLA). Doch außerhalb industrieller Anlagen ist dieser nicht vollständig kompostierbar. Eine Alternative kann hier die Polyhydroxybuttersäure (PHB) sein. PLA und PHB werden industriell durch heterotrophe Bakterien produziert, die hierfür mit Kohlenhydraten gefüttert werden müssen. PHB verbraucht jedoch im Herstellungsprozess doppelt so viele Kohlenhydrate wie PLA.
Neben heterotrophen Bakterien produzieren auch Cyanobakterien PHB. Cyanobakterien sind die einzigen Bakterien, die sich durch oxygene Photosynthese ernähren – also ausschließlich durch Licht und Kohlenstoffdioxid. Das Potential einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe ist damit enorm: Das zur PHB Produktion benötigte CO2 wird bei der Kompostierung wieder freigesetzt, und als einzige Energiequelle wird das unbegrenzt verfügbare Sonnenlicht genutzt. Karl Forchhammer und seinem Team ist es gelungen, den Stoffwechsel von Cyanobakterien so zu modifizieren, dass sie ihre natürliche PHB-Produktion immens erhöhen, sodass eine industrielle Anwendung möglich ist.
Die Schülerinnen und Schüler lernen zunächst die Unterschiede zwischen PLA und PHB kennen und bewerten die beiden Stoffe anhand verschiedenen Nachhaltigkeitsparameter. Daraufhin wird der neue Produktionsansatz der Arbeitsgruppe Forchhammer vorgestellt. Die Cyanobakterien werden in der Wachstums- und der Produktionsphase mikroskopiert. Die Proben kommen aus der Arbeitsgruppe Forchhammer und geben einen authentischen Einblick in die Forschung. Anhand von Bakterienmodellen wird der zelluläre Aufbau der Bakterien und das Prinzip der katabolen PHB-Produktion erklärt. Anschließend erhalten die Schülerinnen und Schüler bei einem Besuch in Laboren der Mikrobiologie einen Einblick in aktuelle Forschungsarbeiten und den derzeitigen Stand der Technik. Am hochauflösenden Fluoreszenzmikroskop kommen die Schülerinnen und Schüler ins Gespräch mit Wissenschaftlerinnen des CMFI und können so Verständnisfragen klären und mehr über mögliche Arbeitsfelder in der Mikrobiologie erfahren.
Felix Pawlak, Leon Kokkoliadis
Kontakt
TüChemLab
Prof. Dr. Stefan Schwarzer
Universität Tübingen
Didaktik der Chemie / MINTme!
stefan.schwarzer@uni-tuebingen.de
Wissenschaftlicher Kontakt
Prof. Dr. Karl Forchhammer
Universität Tübingen
Interfakultäres Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin
Organismische Interaktionen
karl.forchhammer@uni-tuebingen.de