Fachgebiet Chemie

Kurzfassung
Stand C1
Fachgebiet Chemie
Thema
Der Laktosetester für die Hosentasche - Entwicklung eines Messgerätes
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Oliver Engels (17)
75365 Calw
Maria-von-Linden-Gymnasium
Calw
Holger Winterstein (16)
75391 Gechingen
Maria-von-Linden-Gymnasium
Calw
Isa Jauch (16)
72218 Wildberg
Maria-von-Linden-Gymnasium
Calw
Betreuung: Herr Nautscher, Herr Gegler-Tautz
In unserem Projekt wollen wir ein Gerät zur Erkennung von Laktose in Nahrungsmitteln entwickeln. Dies soll
Menschen mit einer Laktoseintoleranz helfen zu wissen ob sie ein Gericht, z.B in einem Restaurant oder ein
Fertiggericht, ohne Sorge verzehren zu können.
Dazu haben wir uns überlegt, die Laktose mithilfe des Enzyms Laktase zu spalten. Dabei entsteht Galaktose
und Glukose. Den Anstieg des Glukosewertes können wir mithilfe eines handelsüblichen
Blutzuckermessgerätes feststellen.
Dies wollen wir in naher Zukunft in ein einziges, leicht bedienbares Gerät integrieren, um eine möglichst
einfache Messung zu gewährleisten.
Damit wollen wir dann auch Produkte untersuchen die als Laktosefrei gelten.
Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich!
50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand C2
Fachgebiet Chemie
Thema
Der Mpemba-Effekt und seine Ursache
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Julian Schneider (17)
78667 Villingendorf
Leibniz-Gymnasium
Rottweil
Betreuung: Herr Kleikamp
Manchmal hält sich die Natur nicht an den gesunden Menschenverstand. Wenn man die gleiche Menge heißes
und kaltes Wasser in einen Gefrierschrank stellt, würde wahrscheinlich jeder davon ausgehen, dass das kalte
Wasser zuerst zu Eis gefriert. Doch in vielen Fällen gefriert tatsächlich das heiße Wasser schneller.
Die wissenschaftliche Untersuchung des so genannten Mpemba-Effekts ist äußerst schwierig, denn er tritt nur
unter ganz bestimmten Umständen auf. Außerdem hat er keine erkennbare technische oder wissenschaftliche
Anwendung, weshalb Wissenschaftler den Aufwand zu genaueren Forschungen scheuen. Mit ungewöhnlichen
Methoden und kreativen Experimenten bin ich über 500 Messungen dem Mpemba-Effekt auf die Spur
gekommen.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand C3
Fachgebiet Chemie
Thema
Haarstylingprodukte - fluoreszierend & ökologisch
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Britta Köhler (16)
68259 Mannheim
Geschwister-Scholl-Gymnasium
Mannheim
Lea Fiebig (17)
68259 Mannheim
Geschwister-Scholl-Gymnasium
Mannheim
Betreuung: Frau Magg, Frau Wiegand
Das Ziel unserer diesjährigen Arbeit war es, ein Haargel zu entwickeln, das unter Schwarz-Licht fluoresziert und
damit zum Blickfang in jeder Disco wird.
Zunächst informierten wir uns in der Literatur über fluoreszierende Naturstoffe, wie zum Beispiel Chlorophyll
und Extrakte aus Kastanienästen und Bananenblättern. Aus diesen Pflanzen stellten wir Auszüge her. Diese
untersuchten wir hinsichtlich ihrer Fluoreszenz und Stabilität. Kernpunkte unserer Arbeit sind die Optimierung
des Extraktionsverfahrens, das Aufnehmen von Fluoreszenzspektren und die Ermittlung der optimalen
Lagerbedingungen. Schließlich ist es und gelungen ein Haargel/Spray herzustellen, das unter UV-Licht eine
Rot-und Orangefluoreszenz zeigt. In einem zweiten Schritt haben wir unsere Produkte durch eine
blaufluoreszierende Variante erweitert. Abschließend wollten wir ein „selfmade“ Discohaar-produkt
zusammenstellen.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand C4
Fachgebiet Chemie
Thema
Mikrokunststoffe - eine Gefahr für die Umwelt
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Hanna Brüggemann (16)
88400 Biberach
Wieland-Gymnasium
Biberach
Clara Heilker (15)
88400 Biberach
Wieland-Gymnasium
Biberach
Veronika Kienle (16)
88437 Sulmingen
Wieland-Gymnasium
Biberach
Betreuung: Frau Bernlöhr
Partnerinstitution: Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ); Standort Bad Saulgau, Bad Saulgau
Immer wieder wird über die Gefahren von Mikrokunststoffteilchen in Kosmetikartikeln berichtet, denn sie können
von Kläranlagen nicht vollständig aus dem Wasser entfernt werden. Mikropartikel gelangen in die Umwelt und
sogar in unsere Nahrungskette.
Deshalb versuchen wir, eine Möglichkeit zu finden, um Mikropartikel aus Wasser und Sand entfernen zu
können. Wir extrahieren diese Mikropartikel aus unterschiedlichen Duschgels, um eine Grundlage für unsere
weitere Forschungsarbeit zu bekommen.
Anschließend untersuchen wir die Partikel genau auf ihre Eigenschaften. Dazu betrachten wir sie unter dem
Mikroskop und führen weitere Tests durch, um z.B. das Verhalten unter der UV-Lampe und die Dichte zu
untersuchen.
Wir wollen ein charakteristisches Merkmal finden, mit dem sich die Kunststoffteilchen leicht von Sand
unterscheiden lassen, um dadurch eine Möglichkeit zu finden, die beiden Stoffe voneinander zu trennen.
Außerdem möchten wir eine Methode finden, mit der man die Mikrokunststoffpartikel, die in Duschgels und
Zahnpasta vorhanden sind, möglichst einfach aus Wasser entfernen kann.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand C5
Fachgebiet Chemie
Thema
Phase-Change-Materials (PCM) aus regenerativen Rohstoffen
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Felix Wedlich (17)
72076 Tübingen
Geschwister-Scholl-Schule
Tübingen
Niklas Enslin (17)
72076 Tübingen
Geschwister-Scholl-Schule
Tübingen
Betreuung: Herr Merk
Durch die Verkapselung eines Werkstoffes, dessen Schmelzpunkt an der gewünschten Raumtemperatur liegt
(Phase-Change-Material, PCM) und der Einbindung der Kapseln in Bauelemente, können durch
Schmelzen/Erstarren des Werkstoffes Temperaturextrema mithilfe des Effekts der Schmelzenthalpie
abgefangen werden. So können Heiz- und Kühlkosten eines Gebäudes reduziert werden. Da bisher nur
erdölbasierte PCM erhältlich sind, lautet die Zielsetzung des Projekts die Herstellung von vollständig auf
nachwachsenden Rohstoffen basierenden PCM. Diese sollen des weiteren vollständig biologisch abbaubar
sein, sowie einem möglichst umweltverträglichen Herstellungsprozesses bei dennoch wettbewerbsfähiger
Leistung unterliegen.
Mit der komplexen Koazervation sowie der Gelbildung wurden zwei, Methoden der Mikroverkapselung zur
Herstellung biologisch abbaubarer PCM aufgezeigt und damit Kokosfett bzw. Undecensäure erfolgreich
verkapselt.
Energetische Einspareffekte wurden mithilfe der Software TRNSYS 17 für ein Beispielgebäude simuliert. Diese
Nutzenapproximation ergab eine mögliche Einsparung von über 40% der durch eine
Kompressionskältemaschine benötigten elektrischen Energie.
Weitere Analyseschritte, sowie alternative Verfahrensweisen werden ebenso diskutiert.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand C6
Fachgebiet Chemie
Thema
Power to Gas - reloaded
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Jakob Dichgans (17)
78354 Sipplingen
Gymnasium
Überlingen
Daniel Riesterer (18)
78354 Sipplingen
Gymnasium
Überlingen
Lumen Haendler (18)
88699 Frickingen
Freie Waldorfschule
Überlingen
Betreuung: Herr Dr. Kolb, Herr Dipl.-Ing. Späth
Partnerinstitution: Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ); Standort Überlingen, Überlingen
Unser Projekt beschäftigt sich mit der Abtrennung von CO2 aus Abgas und der anschließenden Hydrierung zu
Methan, nach dem Sabatier-Prozess. Für eine vollständige Reaktion verwenden wir einen Überschuss an H2,
der in einer nachgeschalteten Brennstoffzelle energetisch wiederverwertet wird. Aufbauend auf die Apparatur
von letztem Jahr wird ein kontinuierlicher Prozess dadurch erreicht, dass zwei Adsorbtionssäulen im Wechsel
betrieben werden. Somit erreichen wir eine kontinuierliche Methansynthese. Da sich das manuelle Schalten der
Ventile als zu unzuverlässig erwies, haben wir die Ventilsteuerung jetzt automatisiert. Mit dieser Anordnung
können wir jetzt die Abtrennung von CO2 aus Abgas verbessern. Und das Verfahren durch direkte
Rückkopplung von Sensordaten perfektionieren.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand C7
Fachgebiet Chemie
Thema
Sensor zur Bestimmung von Ammoniakkonzentrationen im Outflow von
Nitriergasen
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Annika Fay (17)
88499 Riedlingen
Kreisgymnasium
Riedlingen
Betreuung: Herr Heinzelmann
Ursprünglich wollte ich die Komponenten des Outflows von Nitriergasen trennen, um sie einer
Wiederverwertung zuzuführen. Eine Methode zur Abtrennung von Ammoniak habe ich bereits erfolgreich
angewendet.
Bei der Erforschung der Ammoniakabtrennung stellte ich mir die Frage, welche Ammoniakkonzentrationen
Nitriergase enthalten. Da in Nitriergasen häufig Wasserstoffgas vorzufinden ist, lag die Idee eine Brennstoffzelle
zur direkten oder indirekten Konzentrationsbestimmung einzusetzen nahe.
Also habe ich eine Brennstoffzelle umgebaut. Der Sensor misst die verschiedenen Potenziale in Abhängigkeit
von der Ammoniakkonzentration des applizierten Nitriergas-Outflows.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand C8
Fachgebiet Chemie
Thema
Synthese von Silbernanokristallen
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Armin Stanicki (19)
79429 Malsburg-Marzell
Georg Kerschensteiner Schule
Müllheim
Lukas Wetzel (19)
79429 Malsburg-Marzell
Georg Kerschensteiner Schule
Müllheim
Betreuung: Herr Schäfer
Nanoteilchen spielen heute in der Forschung und der industriellen Fertigung eine große Rolle. Im Bereich der
Homöopathie wird dem Nanosilber erstaunliche antibakterielle Wirksamkeit zugeschrieben.
Unser Ziel war es, Silberreinkristalle im Nanometerbereich zu erhalten. Die Reduktion von Silbernitrat in Glykol
bei 160°C in Gegenwart von PVP (Polyvinylpyrrolidon) der Molekülmasse 55000 sollte laut einer
Literaturvorschrift zu Silberwürfeln von 110 nm Kantenlänge führen. Nach zahlreichen Versuchen erhielten wir
jedoch nur wenige Würfel von 100 nm Kantenlänge neben einigen Kuboktaedern und strukturlosen Körnern. Wir
haben daraufhin die Synthesebedingungen gegenüber der Literaturvorschrift deutlich verändert. Ein
wesentlicher Teil unserer Arbeit bestand darin, Proben unserer Versuche unter dem
Rasterelektronenmikroskop zu untersuchen.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand C9
Fachgebiet Chemie
Thema
Untersuchungen am Flammenionisationsdetektor
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Marco Rempfer (18)
72116 Mössingen
Gewerbliche Schule
Tübingen
Marco Dettling (18)
72076 Tübingen
Gewerbliche Schule
Tübingen
Betreuung: Herr Beer, Herr Dipl.-Ing. Hallmann
Der FID (Flammen-Ionisations-Detektor) ist ein Sensor, der die Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen in einem
Inertgas detektiert. Dieses Urgestein unter den Detektoren ist auch nach heutigen Maßstäben ein
leistungsfähiger Detektor für alle Stoffe, die C-H-Bindungen enthalten. Unsere Arbeit untersucht die
Möglichkeiten, diesen Sensortyp in seiner Leistung zu verbessern bzw. zu optimieren. Dazu wurde ein FID
mitsamt einer programmierbaren Wasserstoffquelle entworfen und realisiert. Grundsätzliches Ziel ist es, die
Prozessparameter des Sensors (Geometrie, Gasführung, Gasart) so zu variieren, dass die Ausbeute an Ionen
in der Wasserstoff-Flamme möglichst hoch ausfällt. Um die Auswertung der vielen möglichen Variationen in
einer angemessenen Zeit wahrnehmen zu können, wurde eine elektro-pneumatische Steuerung entworfen,
welche durch eine selbst entwickelte Software angesteuert wird. Dies schließt die Erzeugung eines
programmierbaren Wasserstoff-Stroms mittels einer PEM-Elektrolysezelle ein.
Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich!
50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart