Bildung + Gesellschaft

Prof.Dr.

Aufgabe der Hochschulforschung ist der Erkenntnisgewinn. Daraus können auch patentierbare Erfindungen entstehen. Eine Innovation bedarf darüber hinaus eines Mehrwerts am Markt. Inkrementelle und Sprunginnovationen sind nach ihrer Entstehung und ihren Konsequenzen klar zu unterscheiden. Mehr und mehr wird Innovation auch aus der Hochschule angestrebt, etwa über Start-ups.In öffentlichen Diskussionen bringen Chemiker zu Recht vor, dass die großen gesellschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit nicht ohne die Chemie zu meistern seien – gleichermaßen als Bildungsauftrag und Technologiegrundlage. Dennoch steht die Frage im Raum, ob die Chemie eine reife Wissenschaft ist, die ihre besten Zeiten hinter sich hat, und allenfalls als Zulieferin für die Nachbardisziplinen dient, von denen die entscheidenden Durchbrüche kommen müssen. Diese Frage stellt sich ebenso für die Industrie: Will sie nur Zulieferer sein oder auch Innovationsmotor? Eine Antwort lässt sich nur mit einem gemeinsamen Blick auf Hochschule und Industrie <link href="#nadc20224128918-fig-0001">finden.<figure xml:id="nadc20224128918-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/Tm48JUaQ0eCqvVT4jyHY"><figcaption><label>Abb.1: </label>Der Weg zur Innovation ist weit. Ist er auch planbar? Illustration: Christoph Burgstedt / Adobe Stock</figcaption></figure></figure>Wir bilden einen kleinen Freundeskreis, der sich aus ehemaligen Industrieleuten und einem Chemiker der Grundlagenforschung zusammensetzt. Ausgangspunkt unserer Überlegungen ist die Tatsache, dass die enge Verflechtung zwischen Hochschule und Industrie über viele Jahre ein wichtiger Standortvorteil und, ja, auch Innovationstreiber war. Diese Bindung hat jedoch, was noch zu erklären sein wird, deutlich abgenommen. Unsere eigene Arbeit hat demgegenüber menschlich und fachlich von dieser Wechselwirkung enorm profitiert.Es klingt trivial, muss aber jeder Bestandsaufnahme der Chemie vorausgeschickt werden: Industrie und Hochschule haben grundlegend unterschiedliche Ziele. Was in puncto Lehre selbstverständlich klingt, nämlich den Studierenden die bestmöglichen Lebens- und Zukunftschancen mitzugeben, stößt bei der konkreten Ausgestaltung rasch auf einen Chor unterschiedlicher Meinungen. Zusätzlich erwächst für die Chemie die Frage, ob sie denn noch die besten Talente zu gewinnen vermag. Dem Wettbewerb um Köpfe steht ihr Imageproblem entgegen, ebenso aber die wachsende Attraktivität anderer Fächer. Die Forschung an der Hochschule sollte sich auf den Erkenntnisgewinn und gegebenenfalls die daraus abgeleiteten patentierbaren Erfindungen konzentrieren und nie und nimmer die Aufgaben der Industrie übernehmen. Denn dazu muss eine lange Kette weiterer Entwicklungsschritte folgen, was die Hochschule weder leisten kann noch will, und zudem erfordert eine echte Innovation über den Neuigkeitswert hinaus einen kommerziellen Mehrwert.Über die Spannung zwischen Grundlagenforschung und Anwendung ist viel geschrieben worden. Im Grunde ist die Sache einfach: Anwendung macht Grundlagenforschung nicht besser, aber Anwendung ist auch nicht der Sündenfall der Grundlagenforschung. Denn eine dem Menschen nützende Erkenntnis nicht auch „anzuwenden“ würde der Verantwortung des Forschers nicht gerecht. Früher ging es primär um die Synthese komplexer Moleküle, heute geht es zunehmend um die Herstellung komplexer Systeme, deren Wertschöpfung in ihrer maßgeschneiderten Funktionalität liegt.Unerlässlich für die Industrie, nicht zuletzt zur Erhaltung der Marktpositionen, sind inkrementelle Verbesserungen, die jedoch des Zutuns der Hochschule wenig bedürfen. Dem stehen wirklich radikale Innovationen entgegen. Man wird aber Mühe haben, in den letzten Jahrzehnten wirkliche Durchbruchinnovationen seitens der großen Chemiefirmen ausfindig zu machen. Auf der anderen Seite haben es die aus der Hochschule stammenden disruptiven Erfindungen zunehmend schwerer, der industriellen Chemie eine neue Richtung zu geben. Nun fallen solche Durchbrüche nicht vom Himmel und sind nur bedingt planbar, aber der Frage, was in der chemischen Forschung gut läuft und was nicht, können wir nicht ausweichen. Es ist auch diese kontinuierliche Verbesserung des bestehenden Produkt- und Technologieportfolios durch inkrementelle Innovationen, welche die Bereitschaft der Industrie für Hochschulkooperationen hat schwinden lassen.Aber wie hätte die Industrie die Grundlagenforschung an der Hochschule denn gerne? Die Meinungen, wie chemische Forschung künftig betrieben werden soll, gehen weit auseinander. Die Freiheit der akademischen Forschung steht über allem, und dazu gehört auch die Rolle des Spezialisten, der über ein Thema ganz viel weiß. Aber die Frage bleibt, ob sich die Universität trotz der vielen kollaborativen und reich geförderten Projekte nicht zu sehr in ihr Spezialistentum eingegraben hat, und ob es nicht Themen der klassischen Chemie gibt, die man am ehesten als „reif“ bezeichnen würde. Mehr Kooperation anzustreben, Verschiebung der eigenen Kompetenzgrenzen zu erlauben, kurz gesagt, mehr Interdisziplinarität zu wagen, würde sicher neue Innovationspfade erschließen. Dazu müsste die Community die Grenzgänger, die den Mut haben, neue Gebiete mit dem frischen Mut verrückter Ideen anzugehen, stärker belohnen und dabei anerkennen, dass viele drängende Probleme unserer Zeit zu komplex sind, um allein von Spezialisten angegangen zu werden. So verstanden macht Interdisziplinarität die Hochschule innovativer und auch attraktiver für Wechselwirkungen mit der Industrie.Andererseits sollte die Chemie ihre Nachbardisziplinen, aber auch die politischen Entscheidungsträger immer wieder daran erinnern, dass die laufend angefragten gesellschaftlichen Problemlösungen etwa bei Gesundheit und Energie nicht ohne Stoffe zu lösen sind. Chemie hat nun einmal die Kompetenz, diese herzustellen. Eine solche Kompetenz wiederum beruht auf dem Wissen, dass die Kontrolle von Eigenschaften der Kontrolle von molekulare und supramolekulare Strukturen sowie über ihre Herstellung bedarf. Wohlgemerkt: Hier ist von der Kompetenz der Chemie die Rede. Aber braucht es dafür eine chemische Industrie? Nehmen wir das Beispiel der Elektromobilität. Mit Ausnahme des südkoreanischen Unternehmens LG-Chem werden die besten Batterien nicht von der chemischen Industrie gemacht. Diese zieht es vor, Materialien statt komplette Systeme herzustellen.Chemie macht Stoffe, und es gibt Aufgaben bei deren Herstellung, ebenso wie bei deren Beseitigung, die nur die Chemie erfüllen kann. Dazu gehört alles, was mit der Selektivität von Reaktionen zusammenhängt, aber auch zum Beispiel der Energieumsatz oder wie sich Lösungsmittel vermeiden lassen. Die chemische Industrie muss sich hier neu erfinden, denn Energie- und Klimaaspekte, die mit der petrochemischen Basis der Industrie verbundenen Probleme sowie die Forderungen nach einer Kreislaufwirtschaft werden nicht nur für ihre gesellschaftliche Stellung, sondern auch für die Akzeptanz beim Kunden zukunftsentscheidend sein. Das ist ohne die Hochschule, denkt man etwa an die Katalyse, nicht zu leisten.Die chemische Industrie hat sich in den letzten Jahrzehnten stark auf ihre Kernkompetenzen fokussiert und dabei die Fähigkeit verloren, Sprunginnovationen, man könnte auch von radikalen oder disruptiven Innovationen reden, jenseits ihres Kerngeschäfts zu generieren. Nehmen wir dennoch einmal an, dass die chemische Industrie neben der kontinuierlichen Fortentwicklung, die aber durch stärker werdende Konkurrenz zunehmend bedroht ist, auch den Willen zu solchen Innovationen hat – ebenso wie die Fähigkeit, die damit einhergehenden Risiken zu meistern.Wie müssten dafür Forschung und Entwicklung organisiert werden? Während es bei inkrementellen Innovationen zur Verbesserung bestehender Produkte wichtig ist, auf den Kunden zu hören, ist dies bei radikalen Innovationen nicht unbedingt sinnvoll; Kundenaussagen können sogar irreführend sein. Um aber zu verhindern, dass die wenigen radikalen Innovationsprojekte frühzeitig durch das „Immunsystem“ der Firmen, also von firmeninternen Hindernissen erstickt werden, braucht es eine Art Inkubationseinheit für Sprunginnovationen, die von der Organisation des Kerngeschäfts streng getrennt sein muss und sichtbar vom Top-Management unterstützt wird. Eine solche Trennung war bereits ein wichtiger Erfolgsfaktor für das Gelingen des Haber-Bosch-Prozesses.Die besten Strukturen bewegen allerdings nichts ohne die richtigen Personen. Der Erfolg hängt auch in großen Firmen maßgeblich von den Projektverantwortlichen ab, die für ihre radikalen Innovationsideen brennen. Sie müssen Unternehmer im Sinne von Josef Schumpeter und Peter F. Drucker (der „creative destructors“ forderte) sein. Große Unternehmen sind in der Lage, mit radikalen Innovationen erfolgreich umzugehen, sie brauchen aber den Willen und die Kraft, die hierfür notwendigen strukturellen und kulturellen Reformen entschlossen anzugehen.Im Gegensatz zu etablierten Firmen haben Start-ups viele dieser Probleme nicht. Haben Start-ups deshalb größere Erfolgschancen für Sprunginnovationen? Dafür sprechen mehrere Gründe:<list><listitem>Unternehmer finden in Start-ups die nötige Flexibilität für Eigeninitiative.</listitem><listitem>Innovationsfreudige Talente sehen zunehmend Start-ups als attraktivere Arbeitgeber im Vergleich zu Großunternehmen.</listitem><listitem>Etablierte Firmen und ihre Mitarbeiter haben durch Technologiesprünge viel zu verlieren, etwa den Wert ihrer Produktionsanlagen und ihr spezifisches Know-how. Ganz anders die Start-ups, die deshalb häufig Treiber von Technologiesprüngen sein können.</listitem></list>Gehen wir 40 Jahre zurück, als Pharma noch integraler Bestandteil der chemischen Industrie war. Zu jener Zeit entstanden an Universitäten und Forschungsinstituten die Molekularbiologie und Gentechnik. Deren disruptives Potenzial erkannten die großen Pharmafirmen am Anfang nicht, sondern nur Start-ups wie Genentech, Biogen oder Amgen. Es gab aber in den Firmen durchaus Visionäre, die das Potenzial sahen und durch Kooperationen – die BASF etwa mit Biogen – oder durch Akquisitionen – Roche bei Genentech – gehoben haben. Das umsatzstärkste Arzneimittel aller Zeiten, Humira, wurde in den Labors der BASF in Ludwigshafen auf Basis von Gentechnik und Biochemie entwickelt. Das jüngste Erfolgsbeispiel ist die Kooperation zwischen Biontech und Pfizer.Wir sind uns bewusst, dass das Verhältnis zwischen Start-ups und Großfirmen vielschichtig ist und nicht zuletzt müssen wir einräumen, dass in den klassischen Gebieten der Chemie auch Start-ups noch keine wirklichen Durchbrüche hervorgebracht haben. Es soll deswegen keinesfalls der Eindruck entstehen, dass wir solche künftig ausschließlich bei Start-ups beheimatet sehen.Das Thema verstärkte Kooperation zwischen Wissenschaft und Wirtschaft ist auch in der öffentlichen Diskussion angekommen. Für die Chemie in Deutschland ist das ein alter Hut, denn sie blickt zurück auf über ein Jahrhundert fruchtbarer Kooperationen. Zudem haben sich viele Formen der Zusammenarbeit innerhalb der Pole Verband der chemischen Industrie (VCI)/Fonds der Chemischen Industrie, GDCh und Dechema herausgebildet, um die uns Chemiker anderer Länder beneiden. Wenn diese Bindungen schwächer geworden sind, werden gegenseitiges Verständnis, Vertrauen und Fairness als Basis für erfolgreiche Kooperationen umso wichtiger. Diese können weder Ministerien noch Agenturen erzeugen, sie erwachsen vielmehr aus persönlichen Begegnungen. In Sonntagsreden betonen Industrievertreter gerne die Bedeutung der Hochschulen für die Industrie, in Tat und Wahrheit aber beschäftigt sich die Industrie immer weniger mit den Hochschulen. In dieses Bild passt auch, dass es fast ausschließlich Human-Resource-Abteilungen überlassen wird, Wissenschaftler zu gewinnen. Doch denen fehlt die persönliche Beziehung zu den Hochschulen, über welche die in der Forschung tätigen Chemiker verfügen. Die intensiven Bemühungen der Industrie um Internationalisierung ihres Nachwuchses und Identifizierung attraktiver Forschungsthemen könnten durch engere Wechselwirkung mit global vernetzten Hochschullehrern nur profitieren.Aber auch die Hochschullandschaft hat sich verändert. Zwar ist den meisten Hochschulforschern bewusst, dass der wirtschaftliche Erfolg der Industrie eine wichtige Voraussetzung für ihre eigene Arbeit als Forscher und Lehrer ist, aber der Wille, sich tiefer mit den Rahmenbedingungen industrieller Forschung auseinanderzusetzen, ist manchmal nicht sehr ausgeprägt.Die Bedeutung interdisziplinären Forschens in der Hochschule wird weiter wachsen, in der Chemie, in ihrer Beziehung zu Nachbardisziplinen, aber auch, indem die Industrie die Entwicklungen in der Hochschule wieder vermehrt zur Kenntnis nimmt.Dafür werden auch die gewaltigen Herausforderungen sorgen, vor denen die Industrie steht, besonders der Verzicht auf fossile Rohstoffe und der Aufbau einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft. Auch die Methoden und Denkweisen des Forschens wandeln sich. Das Experimentieren wird etwa durch Robotik oder Hochdurchsatzverfahren immer schneller, und gleichzeitig wird die künstliche Intelligenz die Methoden des Lernens und der Informationsverarbeitung verändern. Lücken im Wissen lassen sich dadurch künftig viel schneller schließen als nur durch Experimente.Es war von den Kernkompetenzen der Chemie die Rede, gleichzeitig verstärken aber Entwicklungen wie personalisierte Medizin oder Quantentechnologie den Druck auf die Chemie, auch an ihre Rand- und Grenzgebiete zu gehen. Somit ergibt sich nicht eine einzelne, sondern ein ganzes Bündel von Antworten auf die Titelfrage. Wenn es dabei heißt, „die Chemie“, ist aber keineswegs klar, ob das weiterhin eine „chemische Industrie“ einschließt, denn Chips, Batterien oder Vakzine machen schon andere.Aus der Wissenschaft geborene, wirklich bahnbrechende Innovationen sind selten planbar und beruhen häufig auf Zufällen. Innovation ist eben kein linearer Prozess, sehr zum Leidwesen von Forschungsplanern in den Unternehmen. Dafür spielen zu viele Faktoren eine Rolle, zu denen nicht nur Personen und Strukturen, sondern unter anderem auch staatliches Handeln und Märkte gehören. Selbst wenn unser Aufsatz keine Patentrezepte für den Forschungserfolg anbieten kann, so wollten wir doch eine Reihe von Rahmenbedingungen benennen, die Forschung innovativer und erfolgreicher machen könnten. Wenn wir zur Diskussion angeregt haben, freuen wir uns.<h2 type="main">Die Autoren</h2>Den Beitrag verfassten Karl Hahn, Dieter Jahn und Klaus Müllen. Karl Hahn ist Physiker und arbeitete 31 Jahre für BASF, zuletzt leitete er die Abteilung Organic Electronics Research und war Mitinitiator des Joint Innovation Labs und des Center of Advanced Materials der Universität Heidelberg. Dieter Jahn arbeitete 34 Jahre für BASF, zuletzt leitete er die Abteilung Science Relations and Innovation Management. Von 2006 bis 2007 war er GDCh-Präsident. Heute engagiert er sich für Start-ups und Technologietransfer. Klaus Müllen war Direktor am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz. Von 2008 bis 2009 war er GDCh-Präsident. Besonders engagiert hat er sich für die internationale Zusammenarbeit und für Industriekooperationen in der Forschung. Von 2012 bis 2016 leitete er das Carbon Materials Innovation Center der BASF und der Max-Planck-Gesellschaft.

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Wie innovativ ist die Chemie?

Aufgabe der Hochschulforschung ist der Erkenntnisgewinn. Daraus können auch patentierbare Erfindungen entstehen. Eine Innovation bedarf darüber hinaus eines Mehrwerts am Markt. Inkrementelle und Sprunginnovationen sind nach ihrer Entstehung und ihren Konsequenzen klar zu unterscheiden. Mehr und m...

Kosmetikprodukte aus Olivenöl werden oft als Radikalfänger beworben. Eine Erweiterung des Schulexperimentierkoffers von Wacker enthält nun den Wirkstoff, Hydroxytyrosol. Mit einfachen Schulversuchen lassen sich dessen Eigenschaften untersuchen.Antioxidantien gelten als förderlich für die Gesundheit, sodass unter anderem für Functional Food oder Kosmetika oft mit diesen Substanzen geworben wird. Aus chemischer Sicht unterbinden oder hemmen diese Stoffe unerwünschte oxidative Prozesse in einer zu schützenden chemischen Verbindung.1) Dabei wirken Antioxidantien vorrangig als Reduktionsmittel, können aber auch als Radikalfänger fungieren. Zu den Antioxidantien zählt Hydroxytyrosol, das sich in einigen kosmetischen Produkten findet, die auf Olivenöl basieren.Die schulischen Lehr- und Bildungspläne nehmen Bezug auf die Substanzklasse der Antioxidantien, unter anderem zu „Redoxreaktionen im Alltag“2) und „Antioxidationsmittel in Lebensmitteln“3). Hydroxytyrosol eignet sich als Unterrichtsgegenstand insbesondere durch die einfache Struktur des Moleküls (<link href="#nadc20224129420-fig-0001">Abbildung 1), das zudem die beiden wesentlichen Eigenschaften vereint: Es ist Radikalfänger und Reduktionsmittel zugleich.4)<figure xml:id="nadc20224129420-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/Ga3Wor0rT9aMvilnBUpo"><figcaption><label>Abb.1: </label>Strukturformel von Hydroxytyrosol.</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Substanz aus Ölherstellung und Synthese</h2>Um das Thema Antioxidantien für die Schule zu erschließen,5) haben Chemiedidaktiken mehrerer Universitäten mit Wacker Chemie kooperiert, die HTEssence zur Verfügung stellt, ein pulverförmiges Produkt für die Kosmetikindustrie. Das Hydroxytyrosol (2-(3,4-Dihydroxyphenyl)-ethanol) in HTEssence gehört zur Stoffgruppe der Polyphenole und ist in den Früchten, Blättern und Ästen des Olivenbaums (Olea europaea) enthalten. Die Substanz fällt in großen Mengen bei der Olivenölherstellung an. In deren wässrigen Abwässern, auch Olive Mill Waste Water (OMWW) genannt, finden sich hohe Phenol- und Polyphenolkonzentrationen, darunter Hydroxytyrosol.6)Die Abwässer aus der Olivenölproduktion belasten die Umwelt und sind auch Anlass für EU-Forschungsprojekte.7) Hydroxytyrosol ist nicht nur wegen seines ökologischen Gefährdungspotenzials in den Blick geraten. Da es als starkes Antioxidans wirkt, interessieren sich auch Forschung und Industrie dafür. So stellt Wacker Hydroxytyrosol inzwischen synthetisch her.8)Eine Extraktion aus den Abfällen der Olivenölherstellung ist in der erforderlichen Qualität aufwendig und teuer, weshalb es im Schulunterricht bisher keine Rolle spielte.Wacker wird Hydroxytyrosol nun ab dem kommenden Winter im Chem2do-Schulversuchskoffer bereitstellen. Hier sind nun zwei neue Experimente dazu vorgestellt.<h2 type="main">Beschützer: antioxidative Eigenschaften nachweisen</h2>Die Eigenschaften von Antioxidantien lassen sich einfach zeigen, zum Beispiel in einer Well-Plate (<link href="#nadc20224129420-fig-0002">Abbildung 2). Die reduzierenden Eigenschaften verdeutlicht die Darstellung von Berliner Blau (Schritt 1, Abbildung 2). Durch die Zugabe einer Lösung aus HTEssence zu einem Gemisch aus Lösungen von Eisen(III)chlorid und Rotem Blutlaugensalz entsteht unmittelbar beobachtbar der Komplex Berliner Blau. Für dessen Bildung sind sowohl Eisen(III)- als auch Eisen(II)-Ionen notwendig. Durch Zugabe des Antioxidans wird ein Teil der vorliegenden Eisenionen reduziert, und Berliner Blau fällt aus.<figure xml:id="nadc20224129420-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/sjHgIj6LQmuOj8dKRhLW"><figcaption><label>Abb.2: </label>Experimentieranleitung aus dem Wacker-Schulversuchskoffer für den Versuch zu Antioxidantien in einer Well-Plate. Grafik: Wacker Chemie</figcaption></figure></figure>Der Nachweis radikalfangender Eigenschaften orientiert sich am Orac-Verfahren (Oxygen Radical Absorbance Capacity).9) Zu einer Lösung aus Uranin (Fluorescein-Natrium) wird im Experiment dreiprozentiges Wasserstoffperoxid gegeben und mit einer UV-Lampe mit kurzwelligem UV-Licht bestrahlt. Durch homolytische Bindungsspaltung durch Wasserstoffperoxid entstehen zwei Hydroxyradikale, die daraufhin mit dem Fluorescein reagieren und nach wenigen Minuten den Fluoreszenzfarbstoff entfärben (<link href="#nadc20224129420-fig-0003">Abbildung 3). Ein Antioxidans wie Hydroxytyrosol verzögert diese Entfärbung. Hydroxytyrosol bildet resonanzstabilisierte Intermediate mit den Radikalen und unterbricht so den Radikalkettenmechanismus.10) Die Lösung bleibt leuchtend gelb-grün.<figure xml:id="nadc20224129420-fig-0003"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/d9b0tQRlCMIfFsYkqPlA"><figcaption><label>Abb.3: </label>Während der Bestrahlung mit UV-Licht entfärbt sich eine Fluorescein-Lösung (unten). Enthält die Lösung einen Radikalfänger (oben), verzögert sich der Prozess.</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Gebremstes Leuchten: Luminol-Bubble-Tea</h2>Matthias Ducci hat mit seinen Arbeiten Alginatbällchen für den Chemieunterricht didaktisch erschlossen. So lassen sich unter anderem Fluoreszenzphänomene und Redoxprozesse in Alginatbällchen veranschaulichen.11–15) In Kombination mit der Luminolreaktion, einem Klassiker unter den chemischen Show-Experimenten, lässt sich die Wirkungsweise von Antioxidantien untersuchen.16)Für das Experiment werden luminolhaltige Alginatbällchen hergestellt und in Calciumchloridlösung oder in einer Calciumchloridlösung mit Hydroxytyrosol ausgehärtet (<link href="#nadc20224129420-fig-0004">Abbildung 4). Im Anschluss beobachten die Schüler:innen das unterschiedliche Leuchtverhalten in zehnprozentiger Wasserstoffperoxidlösung. Die Bällchen beginnen in der H2O2-Lösung zu lumineszieren und sinken zunächst zu Boden. Bedingt durch die Entstehung elementaren Stickstoffs bei der Oxidation des Luminols steigen sie im Anschluss langsam wieder auf (<link href="#nadc20224129420-fig-0005">Abbildung 5).<figure xml:id="nadc20224129420-fig-0004"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/dDk7P1SVQviemmlD2Jlj"><figcaption><label>Abb.4: </label>Versuchsanleitung: So werden Alginatbällchen mit und ohne Antioxidans hergestellt. Grafik: Wacker Chemie</figcaption></figure></figure><figure xml:id="nadc20224129420-fig-0005"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/CmHhAG3MSK29lDOwM898"><figcaption><label>Abb.5: </label>Luminol-Alginatbällchen in einem Standzylinder mit Wasserstoffperoxid.</figcaption></figure></figure>Die Bällchen, die zusätzlich mit dem Antioxidans versetzt worden sind, verhalten sich anders: Sie leuchten beim Sinken vorerst nicht und beginnen erst nach einiger Zeit langsam zu lumineszieren. Erst mit kräftiger Lichterscheinung beginnen sie aufzusteigen. Das Antioxidans unterbindet für eine Weile den Oxidationsprozess des Luminols, der Ursache für die Lichterscheinung ist. Dabei wird zunächst das Antioxidans selbst oxidiert. Sobald es vollständig umgesetzt ist, beginnt die Oxidation des Luminols, und die Bällchen beginnen zu leuchten.Dass die Wirkung von Antioxidantien begrenzt ist und einen oxidativen Prozess nur so lange unterbindet, bis die vorhandene Wirkstoffmenge selbst oxidiert wurde, zeigt sich im verzögerten Auftreten der Lumineszenz.Die Experimente eignen sich im Schulunterricht dazu, Themen wie Redoxreaktionen, Donor-Akzeptor-Konzept und Chemolumineszenz sowie Licht als Energieform zu behandeln sowie einen Alltagsbezug zu Lebensmittelzusatzstoffen, Kosmetika und Functional Food herzustellen.<h2 type="main">Von der Pappschachtel zum orangefarbenen Koffer</h2>Der Schulversuchskoffer Chem2do von Wacker durchlief in seiner 25-jährigen Geschichte mehrere Stationen der Weiterentwicklung. Seit dem Jahr 2012 und einer Optimierung im Jahr 2015 ist er in seiner jetzigen Aufmachung für Lehrkräfte erhältlich und enthält Versuche zu Siliconen und Cyclodextrine. Ein Ziel des Schulversuchskoffers ist es, den Stand der Forschung zu ausgewählten Themengebietenfür den Unterricht zugänglich zu machen, dabei den Bezug zum Alltag zu zeigen und so die Lernenden zu motivieren.17)In der Entstehungsgeschichte gestalteten und gestalten verschiedene Akteure aus der Chemiedidaktik den Schulversuchskoffer mit. Zu dieser Kooperation zwischen Industrie und Chemiedidaktik kommen die Lehrkräftefortbildungszentren der GDCh. Sie veranstalten Fortbildungen zum Schulversuchskoffer, und die Teilnehmenden können im Anschluss den Koffer kostenfrei erhalten sowie bei Wacker die Chemikalien kostenfrei nachbestellen. Auch in Österreich gibt es Fortbildungen zum Koffer.Das Lernmaterial kommt dem Wunsch vieler Lehrkräfte in Fortbildungen entgegen, Versuche und Materialien direkt im Unterricht einsetzen zu können.18) Daher sind Gefährdungsbeurteilungen zu den Versuchen und Sicherheitsdatenblätter Teil des Koffers und über das Deutsche Gefahrstoff-Informationssystem für Naturwissenschaftlich-Technischen Unterricht der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (Degintu) sowie in D-Giss abrufbar.Um im Chemieunterricht den Wechsel von der makroskopischen zur submikroskopischen Ebene zu unterstützen, sind zu den Versuchen seit dem Jahr 2017 Erklärfilme und Animationen online verfügbar (<a href="https://www.chem2do.de" target="_blank">www.chem2do.de</a>). Sie orientieren sich an den Modellen der Sekundarstufe I und teils Sekundarstufe II.<h2 type="main">Ausblick</h2>Neben den zwei neuen Experimenten zu Hydroxytyrosol wird im Experimentierkoffer ein Versuch zu einem Silicondichtstoff ergänzt. Dieses Experiment untersucht die Abspaltung von Essigsäure-Molekülen (Kondensationsreaktion). Chemikalien und Materialien für den Schulunterricht können im ersten Schritt ab kommendem Winter Lehrkräfte, die schon zuvor zu dem Koffer eine Schulung hatten, nach einer Online-Schulung erhalten. Zudem können sie Fortbildungsveranstaltungen an verschiedenen Orten in Deutschland besuchen, um den Koffer zu bekommen. Weitere Informationen und Kontaktformular: <a href="https://www.chem2do.de" target="_blank">www.chem2do.de</a>Der Schulversuchskoffer Chem2do ist in einer Zusammenarbeit der folgenden Chemiedidaktiken entstanden: Kristina Hock, Michael A. Anton, Ludwig-Maximilians-Universität München; Stefan Schwarzer, Dominik Diekemper, Universität Tübingen, Claudia Bohrmann-Linde, Michael Tausch, Nico Meuter, Universität Wuppertal; Simone Kröger, Universität Münster.<h2 type="main">Die Autoren</h2>Diesen Beitrag haben Dominik Diekemper (Foto oben) und Stefan Schwarzer verfasst. Diekemper hat Chemie und Geographie für das Lehramt an Gymnasien an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München studiert und war bis 2021 dort und an der Universität Tübingen wissenschaftlicher Mitarbeiter. Schwarzer war Professor für Chemiedidaktik an der LMU München und wechselte 2020 an die Universität Tübingen.<img alt="image" src="https://media.graphassets.com/NPSRMSsDQA6xptco8B9G"><ul class="references" xml:id="nadc20224129420-bibl-0001" cited="no" style="numbered"><li xml:id="nadc20224129420-bib-0001">1 M. Groteklaes, A. Behler, J. Hartmann-Schreier, E. Schwab, Antioxidantien, Thieme, Stuttgart 2009</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0002">2 <a href="https://lpdb.schule-sachsen.de/lpdb/web/downloads/1395_lp_gy_chemie_2019.pdf" target="_blank">lpdb.schule-sachsen.de/lpdb/web/downloads/1395_lp_gy_chemie_2019.pdf</a> (Stand 30.5.2022).</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0003">3 <a href="https://www.lehrplanplus.bayern.de/fachlehrplan/gymnasium/10/chemie/ch-ntg" target="_blank">www.lehrplanplus.bayern.de/fachlehrplan/gymnasium/10/chemie/ch-ntg</a> (Stand 30.5.2022).</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0004">4 T. Hu, X.-W. He, J.-G. Jiang, X.-L. Xu, J. Agric. Food Chem. 2014, 62, 1449–1455</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0005">5 I. Parchmann, S. Schwarzer, T. Wilke, M. Tausch, T. Waitz, CHEMKON 2017, 24, 161–164</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0006">6 F. Visioli, A. Romani, N. Mulinacci et al., J. Agric. Food Chem. 1999, 47, 3397–3401</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0007">7 M. K. Doula, J. L. Moreno-Ortego, F. Tinivella, V. 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Ducci, CHEMKON 2020, 28, 87–90</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0014">14 M. Ducci, World J. Chem. Educ. 2019, 7, 40–44</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0015">15 M. Ducci, CHEMKON 2020, 27, 322–327</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0016">16 D. Diekemper, G. Baltjan, S. Schwarzer, CHEMKON 2021, 29, 654–657</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0017">17 M. W. Tausch, M. A. Anton, CHEMKON 2015, 22, 82–84</li><li xml:id="nadc20224129420-bib-0018">18 J. Daus, V. Pietzner, K. Höner et al., CHEMKON 2004, 11, 79–85</li></ul>

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