Newsletter IngCH Engineers Shape our Future NR. 49, SEPTEMBER / SEPTEMBRE 2014

Michelle Grant, ETH Zurich World Food System Center

IngenieurInnen leisten einen wichtigen Beitrag zur Welternährungsproblematik

Comment les ingénieur-e-s contribuent à la problématique de l’alimentation mondiale

Ernährung und Gesundheit Alimentation et santé

Heute leidet beinahe die Hälfte der Weltbevölkerung an ernährungsbe-dingten Gesundheitsproblemen. Fast eine Milliarde Menschen sind ausser-stande, sich die nötigen Kalorien zuzu-führen, um fundamentale Körperfunk-tionen aufrechtzuerhalten. Annähernd zwei Milliarden leiden an verstecktem Hunger, d. h., ihre Ernährung enthält

zwar genug Kalorien, jedoch zu wenig Spurenelemente, die für ein gesundes Leben unabdingbar sind. Auf der anderen Seite sind über eine Milliarde Menschen übergewichtig und adipös und dem Risiko ausgesetzt, an Diabetes, einem Herzleiden oder an Krebs zu erkranken. Gleichzeitig ist die Lebensmittelproduktion mit nie dagewesenen Bedrohungen konfrontiert – Klimawandel, Wasserknappheit, nachlassende Bodenqualität, verringerte Ver-fügbarkeit von urbarem Land etc. Wie sollen im Jahr 2015 – so die berechtigte Frage –10 Milliarden Menschen ernährt werden, wenn wir bereits heute Mühe mit der Versorgung haben? Viele helle Köpfe widmen sich dieser Frage. Unter ihnen viele IngenieurInnen: Agraringenieure suchen nach Wegen, mit klei-nerem Aufwand mehr Nahrung auf weniger Land anzubauen; Lebensmittelingenieure arbeiten daran, massgeschneiderte Nahrungsprodukte zu kreieren, die sicher, zweckdienlich und nahrhaft sind; Ingenieure der Nanotechnologie entwerfen ziel-gerichtete Nanoverabreichungsverfahren für Spurenelemente; Chemieingenieure erfinden Verpackungslösungen, die verderb-liche Nahrung vor dem Verfall bewahren; Umweltingenieure führen Lebensdaueranalysen von Nahrungsprodukten durch, um den ökologischen Fussabdruck unserer Ernährung zu ver-bessern; Maschinenbauingenieure entwerfen 3-D-Drucksysteme, um Konsumenten massgeschneiderte funktionale Nahrung zu bieten. Die Liste von Beispielen liesse sich beliebig fortsetzen.Wir müssen das höchstkomplexe Wesen der Nahrungsmittelsyste-me verstehen und begreifen, dass Lösungen die Zusammenarbeit über Branchen und Disziplinen hinweg voraussetzen. Hier, an der Schnittstelle von Nahrungsproduktion, Umweltschutz und menschlichem Wohlbefinden, leistet die Ingenieurwissenschaft einen wichtigen Beitrag.

A l’heure actuelle, près de la moitié de la population mondiale souffre de problèmes de santé liés à l’alimentation. Près d’un milliard d’êtres humains se trouvent dans l’impossibilité de consommer les calories dont ils ont besoin afin de maintenir leurs fonctions vitales. Deux milliards environ souffrent de ce que l’on appelle la «faim cachée»: leur alimentation contient suffisam-ment de calories mais présente des carences en oligoéléments, pourtant indispensables à une vie saine. A l’inverse, plus d’un milliard de personnes sont en surpoids ou obèses, et courent le risque de développer un diabète, une affection cardiaque ou un cancer. Parallèlement, la production de denrées alimentaires est confrontée à des menaces sans précédent – changements climatiques, manque d’eau, dégradation de la qualité des sols, diminution du nombre de terres cultivables, etc. La question est donc légitime: comment allons-nous faire pour nourrir 10 milliards d’êtres humains en 2015 si nous rencontrons déjà des difficultés aujourd’hui?

Bon nombre de têtes pensantes se consacrent à cette interro-gation, parmi lesquelles: des ingénieurs agronomes cherchent à cultiver davantage de nourriture, à moindres frais et en utilisant moins de terres; des ingénieurs agroalimentaires réfléchissent à la conception de produits alimentaires sur mesure, sains, utiles et nutritifs; des ingénieurs en nanotechnologies élaborent des mé-thodes précises de nano-administration pour les oligoéléments; des ingénieurs chimistes imaginent des solutions d’emballages permettant de protéger les denrées périssables; des ingénieurs en sciences de l’environnement analysent la durée de vie des produits alimentaires afin d’améliorer l’empreinte écologique de notre alimentation; des ingénieurs en génie mécanique développent des systèmes d’impression en 3D afin de proposer au consommateur une alimentation fonctionnelle sur mesure. On pourrait bien sûr compléter à l’envi cette liste d’exemples. Nous devons comprendre la nature hautement complexe des systèmes agroalimentaires et bien garder à l’esprit que seule une collaboration étroite entre les diverses branches et disciplines permettra d’aboutir à des solutions. C’est à la croisée entre pro-duction alimentaire, protection environnementale et bien-être humain que les ingénieurs apportent une large contribution.

EDITORIAL / ÉDITORIAL

IngFLASH NR. 492

La santé entre les mains d’un laboratoire de la nutrition

(mew) Les médias se sont intéressés cet été au projet «Iron Man» de Nestlé, qui doit révolutionner l’alimentation saine. Vous avez certaines carences nutritives? Pas de problème. Il vous suffit d’appuyer sur un bouton pour recevoir les vitamines nécessaires, tout cela en fonction des données biologiques. Dans son édition du 6 juillet 2014, l’hebdomadaire Schweiz am Sonntag rapporte que ce «dopage sain» devrait être admi-nistré sous forme de capsules ou directement avec un repas.

La volonté de prolonger la santé de l’être humain et de satisfaire les besoins individuels de chaque organisme n’appartient plus au futur. Tandis que la recherche fait constamment de nouvelles découvertes et développe les produits adaptés, le nombre de clients grimpe en flèche. Les besoins en compléments alimen-taires augmentent et font gonfler les volumes du marché, qui se monteraient selon les estimations à 25 millions de dollars, une tendance à la hausse.

Des recherches mondiales qui ouvrent des op-portunitésA Lausanne, non loin du lac Léman, Nestlé détient un centre de recherche sur les fondements scientifiques de la nutrition médicale personnalisée qui contribue à protéger la santé ou à modifier l’évolution d’une maladie. Les chercheurs de l’ins-titut se concentrent sur la biologie systémique intégrée pour poser les jalons des produits à venir: un système complexe, qui pourtant à lui seul ne suffit pas. Pour développer ces produits d’un nouveau genre, on fait appel à la bioinformatique afin de pouvoir intégrer les données. Celle-ci permet de créer des approches de modèles qui utilisent de nombreuses combinaisons obtenues à partir des données de recherche et de mettre ainsi en évidence la corrélation entre la santé et les signes cliniques. L’institut Nestlé Health Science axe ses recherches sur la création d’un cocktail de nutriments sur mesure, adapté aux besoins de chacun et capable de prévenir l’apparition de maladies du système digestif, du métabolisme et du cerveau. Les maladies citées sont fréquentes, dégradent la qualité de vie de la per-sonne atteinte et engendrent des coûts élevés. Les résultats des recherches, menées par cet institut fondé en 2011 et rattaché au parc d’innovation de l’EPFL, sont contrôlés à l’aide de diagnostics et utilisés pour proposer des solutions de nutrition innovantes,

ARTICLE / ARTIkELINHALT / CONTENU

Editorial / Éditorial 1

Article / Artikel: La santé entre les mains d’un labora-toire de nutriments

2–3

Reportage:Engagement für eine bessere WeltBühler Group: vom Maschinen-hersteller zum Lösungsanbieter

4–6

Artikel / Article:Mikroalgen: kleinste Alleskönner

6–7

kolumne / Chronique: Die Crux mit der MINT-Förderung?

8

Biotechnologie: Sensitiver Säuresensor steuert Insulin-produktion

9

Interview: Papierbrücken Tinet Ruch, Maturand der Kantons-schule Limmattal

10

IngCH-Aktivitäten / Activités de IngCH 10–12

3 IngFLASH NR. 49

individuelles et scientifiquement prouvées. Mieux prévenir les maladies et simplifier les traitements, tels sont les objectifs à terme. En résumé: les bons nutriments nous maintiennent en bonne santé ou nous permettent de le devenir.

Améliorer sa santé grâce à l’alimentation n’est pas une approche nouvelle. Pourtant, les nutriments personnalisés nous font franchir une nouvelle étape majeure concernant l’efficacité et le vieillissement en bonne santé. Les frontières entre les prin-cipes actifs et les nutriments s’estompent et ouvrent les portes à un marché en plein essor, particulièrement convoité. Selon les experts de la branche, Nestlé pourrait être à l’orée d’un immense succès, comparable à celui de Nespresso. Une affaire qui pèserait donc des milliards. Les investissements en recherche et développement seraient alors facilement amortis, tout est question ici de «time to market». En d’autres termes, premier arrivé, premier servi.

L’alimentation saine, un atoutAu sein du Nestlé Health Science, le département HealthCare Nutrition développe et propose des solutions de nutrition innovantes dans trois grands domaines thérapeutiques: les soins médicaux chez les personnes âgées, les soins intensifs et la chirurgie, ainsi que la pédiatrie. Cent vingt collaborateurs travaillent en Suisse sur des produits destinés à l’alimentation artificielle par sonde ou par voie orale. A l’avenir, lorsque les médecins prescriront des compléments alimentaires particuliers ou une alimentation sur mesure, la mise en application sera plus évidente et les patients pourront suivre les instructions plus facilement. Les rechutes et les effets yoyo pendant ou après le régime pourraient ainsi disparaître.

Les ingénieurs, scientifiques et chercheurs tentent de répondre aux conséquences dramatiques annoncées du changement démographique sur le système de santé. Sur son site Internet, Nestlé suppute que d’ici 2020, 20% de la population mondiale sera âgée de plus de 65 ans, trois hommes sur cinq mourront de maladies chroniques, 20% de cette population sera en surpoids ou atteinte d’obésité pathologique et les frais de santé augmenteront rapidement. Toute approche visant à retarder ou empêcher ces évolutions améliorera la vie des hommes dans l’avenir.

Was haben IngenieurInnen mit Lebensmitteln zu tun?

Martin Tarnutzer, kanti Hohe Promenade

«Ingenieurinnen und Ingenieure ver-suchen, bereits bestehende Lebens-mittel oder Verpackungen zu verbes-sern und zu perfektionieren oder auch Neues herzustellen.

Ich fände es gut, wenn es eine Mög-lichkeit gäbe, einen Fleischersatz zu produzieren, den auch Menschen mit Nahrungsmittelunverträglichkeiten gut vertragen.»

Caroline Laszlo, kanti Hohe Promenade

«Es gibt ja LebensmittelingenieurIn-nen und – TechnologInnen und ich glaube, sie sind an fast allen Teilen der Produktion von Lebensmitteln und deren Verpackungen beteiligt sowie an der Entwicklung von neuen Sachen. Ein Ersatz für die schädlichen Stoffe in Süssgetränken fände ich zum Beispiel gut.»

IngFLASH NR. 494

Engagement für eine bessere WeltBühler Group: vom Maschinenhersteller zum Lösungsanbieter

REPORTAGE

(mw) «Unser Ziel ist es, Innovationen für eine bessere Welt zu entwickeln.» Diese Worte von Calvin Grieder, dem CEO der Bühler Group, gelesen im Book of Innovation des konzerns, machen neugierig und werfen Fragen auf. Was steckt hinter diesem Anspruch?

Ausgangspunkt ist eine der grossen Herausforderungen der Menschheit: Als Folge des Bevölkerungswachstums und der steigenden Lebenserwartung wird die Zahl der Menschen auf unserem Planeten bis 2050 auf über neun Milliarden anwachsen. Um die Weltbevölkerung künftig ernähren zu können, müssen viel mehr Nahrungsmittel zur Verfügung stehen. Als Marktfüh-rer für Maschinen, Anlagen und Services zur Verarbeitung von Nahrungsmitteln steht Bühler hier in der Verantwortung. Die Kunden von Bühler – Lebensmittelhersteller überall auf der Welt – stehen vor der Frage, wie sie Produkte in genügender Menge herstellen, die gleichzeitig nährstoffreich, gesund und bezahlbar sind. Und wie sie die Produkte verarbeiten müssen, damit keine Rohstoffe verschwendet, Hygienestandards erfüllt und regionale Geschmacksvorlieben bedient werden.

Béatrice Conde, Group Expert Food Science & Technology, Eli-ana Zamprogna, Head of R&D Grain Processing, Peter Böhni, Head of Nutrition Solutions, sowie Thomas Scheiwiller, Head of Process Technology, gaben uns Einblick, wie Bühler seine Kunden bei der Lösung dieser Fragestellungen unterstützt.

kampf gegen die VerschwendungBühler bietet Lösungen entlang der gesamten Wertschöp-fungskette der Nahrungsmittelproduktion an. Beim Reis bei-spielsweise ist Bühler von der Trocknung über die Lagerung bis hin zur Vitaminisierung überall dabei. «Wenn es gelingt, diese Wertschöpfungskette nachhaltig aufzubauen, dann hat Bühler seine Aufgabe richtig gemacht», erklärt Béatrice Conde.So setzt sich Bühler im Kampf gegen die Verschwendung von Nahrungsmitteln ein. Gemäss WHO gehen 30 Prozent aller Rohstoffe weltweit verloren – in Europa und Amerika vor allem beim Konsum, in Afrika und Asien in der ersten Stufe der Verarbeitung, also bei der Landwirtschaft. «Dort ist Bühler präsent. Den Verlust von Nahrungsmitteln bei der Produktion, Lagerung und Verarbeitung zu senken, das ist unsere Mission», sagt Eliana Zamprogna. Als Beispiel nennt sie die zunehmende

Problematik von Schimmelpilzbefall beim Rohgetreide. Ein Grund dafür ist die Veränderung des Klimas. Da Pilze schnell wachsen, ist es wichtig, die befallenen Teile so rasch wie möglich zu entfernen. Für die Maisverarbeitung gibt es eine etablierte Lösung von Bühler, mit der man einen grossen Teil der Ernte trotz Befalls retten kann. Auch für Reis bietet Bühler Anlagen, die eine hygienisch einwandfreie Lagerung gewährleisten.

Die vier Fachleute sind sich einig: Nahrungsmittelverluste zu reduzieren, ist weltweit das Thema Nummer eins. Für Eliana Zamprogna ist klar: «Wir können es uns nicht leisten, jedes Jahr ein Viertel oder mehr der Ernte zu verlieren. Eigentlich wäre – auch für neun Milliarden Menschen – genügend Nahrung vorhanden, doch sie gelangt nicht bis zum Konsumenten.»

Die Maschinen als Mittel zum ZweckEbenfalls von Bedeutung ist die Steigerung der Prozess effizienz. So stellen fehlende oder unregelmässig verfügbare Energie-quellen vielerorts ein Problem dar. Bühler muss dann neben der eigentlichen Anlage auch eine Energiequelle, wie bei-spielsweise einen Generator, bereitstellen. «Wenn es gelingt, ressourcenschonende Prozesse zu entwickeln, kann man enorm viel bewirken», so Böhni. Auch hier sieht sich Bühler in der Pflicht, verfügt doch das Unternehmen mit seinen Prozessen zum Teil über bis zu 50 Prozent Marktanteil.

Mit seinen Kompetenzen entlang der gesamten Wertschöp-fungskette ist Bühler heute kein herkömmlicher Maschinen-bauer mehr. Der Konzern ist ein Partner seiner Kunden, der Lösungen für ihre Problemstellungen bietet. Die Maschinen sind dabei nur Mittel zum Zweck.

Vitaminisierter Reis gegen «versteckten Hunger»Wichtig bei dieser Partnerschaft ist das tiefe Verständnis für lokale und kulturelle Bedürfnisse in den Kundenmärkten, über das Bühler dank globaler Präsenz und langjähriger Erfahrung verfügt. Ein gutes Beispiel dafür ist NutriRice, ein Projekt für vitaminisierten Reis, das Bühler zusammen mit DSM (siehe Kasten) lancierte. Die Idee dazu entstand eher zufällig, bei einem Gespräch zwischen zwei Mitarbeitenden von Bühler und

5 IngFLASH NR. 49

DSM. Thema war das Phänomen des «versteckten Hungers». Vor allem Kinder leiden wegen einseitiger Ernährung oft an Vitamin- und Mineralstoffmangel. Mit Vitaminen angerei-cherter Reis würde dieses Problem lösen. Um ein Produkt zu entwickeln, das kostengünstig produziert werden kann und auch bei den Konsumenten Akzeptanz findet, waren allerdings die Kenntnisse von Bühler über die kulturellen Eigenheiten Asiens entscheidend.

Bei der Herstellung von weissem Reis fällt rund 20 Prozent gebrochener Reis an. Diese Reiskörner werden in Asien als minderwertig betrachtet. Bestenfalls landen sie im Tierfutter. Anders bei den Bühler Kunden: Sie sortieren den gebrochenen Reis aus, mahlen ihn und reichern ihn mit Vitaminen von DSM an. Aus diesem vitaminisierten Rohstoff rekonstruiert eine Bühler Maschine Reiskörner, die man vom ursprünglichen Reis nicht unterscheiden kann. Ein weiterer Vorteil des Büh-ler Verfahrens ist, dass die Vitamine im Innern des Reiskorns stecken und beim Waschen oder Kochen nicht weggespült werden können.

Hindernisse bestehen aber weiterhin. «Nicht die Technik ist das Problem, unsere Anlage funktioniert einwandfrei», sagt Peter Böhni. «Vielmehr ist der vitaminisierte Reis etwas teurer. In China kauft ihn deshalb vorwiegend die städtische Bevölkerung, die nicht unter Mangelernährung leidet. Den Menschen auf dem Land, die ihn besonders nötig hätten, ist der Reis hingegen zu teuer.» Aus diesem Grund sucht Bühler die Kooperation mit Partnern wie Regierungen, NGOs oder der WHO. Ziel ist es, dass diese Partner die Vitamine kostenlos zur Verfügung stellen und so die Produktionskosten gesenkt werden.

Innovationen für eine bessere Welt: In den Märkten für die MärkteEin neues Thema ist seit einigen Jahren die Fettleibigkeit (Obe-sity). Übergewicht ist ebenfalls eine Form der Vergeudung von Nahrungsmitteln. Das Problem ist längst nicht mehr nur eines der westlichen Industrienationen, sondern hat sich in Ländern mit niedrigen und mittleren Einkommen ausgebreitet. So haben Südafrika, Mexiko und Indien heute die grösste Zunahme von Übergewicht weltweit mit zum Teil schwerwiegenden Folgen. In Indien zum Beispiel entwickeln die Menschen als Folge einer

genetischen Disposition bei Übergewicht oft Diabetes. «Des-halb ist es wichtig, die Verwestlichung der Essgewohnheiten zu bremsen und den traditionellen Speiseplan zu fördern. Stellvertretend dafür steht das Atta-Mehl-Projekt von Bühler», sagt Béatrice Conde. «In Indien wird ein spezielles Vollkorn-mehl, das Atta-Mehl, verwendet. Wir haben über ein halbes Jahr geforscht, um zu verstehen, was Atta-Mehl überhaupt ist. Erst dann haben wir uns an die Entwicklung der Produktions-anlagen gemacht.»

Realisiert wurde die Entwicklung in Indien, denn die Bühler Mitarbeitenden vor Ort kannten die lokalen Bedürfnisse am besten. Thomas Scheiwiller dazu: «Unsere Ingenieure in der Schweiz tüfteln und optimieren, bis sie 100-prozentig zufrieden sind. In Indien betreibt man weniger Aufwand. Die Lösung erfüllt vielleicht nur 80 Prozent der Anforderungen, aber ‹it works and it’s good enough›. Oft birgt eine Kombination beider Herangehensweisen die besten Lösungen.»

Photo: Atta-Mühle, Bühler

Fortsetzung auf der Seite 6

IngFLASH NR. 496

(is) Spätestens seit Sushi hierzulande einen regelrechten Boom erlebt hat, ist es für uns Europäerinnen und Europäer gang und gäbe, Algen zu essen. Roher Fisch und Reis werden bei dieser Japanischen Spezialität von Algen umwickelt und so verzehrt. Diese Algen sind jedoch nicht für ihre besonders positiv wir-kenden Fähigkeiten berühmt – eher im Gegenteil: Sie können ungünstig viel Jod oder Giftstoffe enthalten. Es gibt jedoch Menschen, die schwören darauf, morgens einen Trunk aus Algen zu sich zu nehmen, weil das enorm gesund sei. Wie das?

Es existieren tausende von Algen-Arten – auch solche mit positivem Einfluss auf den menschlichen Körper. Algen sind keine homogene Gruppe, sondern ein Sammelbegriff für Wasserbewohner, die Fotosynthese betreiben können. Es gibt Algen, die bis zu 70 Meter lang werden. Es gibt jedoch auch Algen, die aus wenigen Zellen oder einer einzigen Zelle beste-hen. Sogenannte Mikroalgen.

Ein interdisziplinäres ForschungsgebietDie Forschung mit Mikroalgen ist ein schönes Beispiel für die interdisziplinäre Zusammenarbeit von verschiedenen Naturwis-senschaftlerinnen und -wissenschaftlern: Biotechnologinnen, Chemiker, Lebensmitteltechnologinnen und Umweltwissenschaft-ler arbeiten zusammen mit Vertretern aus der Industrie daran, wie Mikroalgen-Produkte der Zukunft aussehen könnten. An der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften gibt es ein eigenes Kompetenzzentrum für Mikroalgen, das in der Kombination aus technischen Möglichkeiten und fachlichem Know-how einzigartig in der Schweiz ist.

Mikroalgen: kleinste Alleskönner

Mikroalgen der Spezies Chlorella sp., deren Lipid-körper mit dem

Farbstoff Nilrot angefärbt wurden

ARTIkEL / ARTICLE

Mit der Atta-Mehl-Mühle gelang Bühler eine Pionierleistung. Das Produkt dürfte künftig nicht nur in Indien, sondern auch in anderen Regionen wie zum Beispiel in Afrika eingesetzt werden und dort die Prozesse in der Müllerei revolutionieren. Das zeigt exemplarisch, dass Bühler nicht nur mit Entwicklungen aus der Schweiz Erfolg hat, sondern dass gute Ideen auch in den Absatzmärkten entstehen. Und dass alle Bühler Mitarbei-tenden rund um den Globus dazu beitragen, Innovationen für eine bessere Welt zu entwickeln.

Fortsetzung der Seite 5

Über BühlerBühler ist Spezialist und Technologiepartner für Maschinen, Anlagen und Services zur Verarbeitung von Grundnahrungs-mitteln und zur Herstellung hochwertiger Materialien. Das Unternehmen hält weltweit führende Marktpositionen bei Produktionsanlagen für die Mehlherstellung, die Futter-mittelverarbeitung, aber auch für die Herstellung von Pasta und Schokolade sowie im Aluminiumdruckguss. Die Kerntechnologien des Unternehmens liegen im Bereich der mechanischen und thermischen Verfahrenstechnik. Die Bühler Group ist in über 140 Ländern tätig, beschäftigt weltweit über 10’000 Mitarbeitende und erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2013 einen Umsatz von CHF 2’322 Mio. www.buhlergroup.com

Über DSM1902 gründete die holländische Regierung die Kohleberg-werksgesellschaft «De Nederlandse Staatsmijnen» (Dutch State Mines), später DSM genannt. Der Bergwerksbetrieb wuchs und damit auch die Kohleaufbereitung. Ein Ne-benprodukt daraus, das Kokereigas, wurde in Ammoniak umgewandelt, ein Zwischenprodukt für viele Chemikalien, unter anderem Stickstoffdünger. Dank diesen einzigartigen Kompetenzen in Umwelt- und Materialwissenschaften wan-delte sich das Unternehmen in über einem Jahrhundert zu einem Weltmarktführer in den Bereichen Life und Material Sciences. www.dsm.com

7 IngFLASH NR. 49

Weltweit experimentieren Forscherinnen und Forscher an der Vermehrung von Mikroalgen. Im Stoffwechsel sind diese Algen den Pflanzen nämlich sehr ähnlich, doch sie vermehren sich effizienter: Weil sie nicht ausdifferenziert sind, kann sich bei ihnen jede einzelne Zelle vermehren – nicht nur die Früchte oder die Knollen. Bei guten Bedingungen verdoppeln Mikroalgen ihre Biomasse mehrmals am Tag. Ihre einmalige Lebensweise befähigt sie dazu, einzigartige Substanzen wie Pigmente oder ungesättigte Fettsäuren zu bilden, die Verwendung in kosme-tischen und pharmazeutischen Produkten, in Nahrungsmitteln und Futter finden. Da Mikroalgen fähig sind, Lipide und Stärke als Speicherstoffe einzulagern, werden sie auch als zukunfts-trächtige Ressource für energetische Nutzung gepriesen.

Neue ErnährungsmöglichkeitenAls Nahrungsmittelergänzung sind Mikroalgen als Quelle von Vitaminen und Mineralstoffen beliebt. Der Markt für Algen wächst: So stammen die Omega-3-Fette, die manchen Lebens-mitteln zugesetzt werden, in der Regel aus mikroskopischen Salzwasseralgen – das gilt als saubere Alternative zu Öl aus gepressten Fischabfällen.

Die Algen enthalten ausserdem viel mehr Chlorophyll als Land-pflanzen. Der grüne Farbstoff hilft den Einzellern, aus Kohlen-dioxid, Stickstoffverbindungen und anderen anorganischen Substanzen unter Sonneneinstrahlung Eiweisse herzustellen. Die blaugrüne Süsswasseralge Spirulina zum Beispiel enthält getrocknet rund 70 Prozent Eiweiss. Sie ist damit das eiweiss-

Mikroalgen: kleinste Alleskönner

Mikroalgenanlage – Detailaufnahme mit Chlorella sp. Mikroalgen Blick auf die Pumpwerke der Anlage zur Herstellung von Mikroalgen-

Biomasse, die in dünnem Film auf Glasscheiben durchströmt

reichste Lebensmittel der Welt. Und sie enthält sämtliche es-senziellen Aminosäuren – lebenswichtige Eiweissbausteine, die der menschliche Körper nicht selbst bilden kann. Ausserdem stecken in den Algen Eisen, Kalzium, Zink und Selen sowie grosse Mengen Vitamine und Antioxidantien, die allesamt vom Körper gut aufgenommen werden.

Algen zeichnen sich dadurch aus, dass sie Gifte aufnehmen. Sie können sie aber auch aus dem Körper herausschleusen. Viele einzellige Algen haben eine negativ geladene Zellwand, die Schwermetallionen bindet, weshalb sie im Körper einen entgiftenden Effekt haben.

Spirulina-DrinkLaut dem Tages-Anzeiger gibt es bereits einen Schweizer Al-gentrunk, der im Wallis hergestellt wird und Spirulina-Algen enthält. Das Wasser für das Getränk wird zusätzlich mit Eisen, Magnesium und Selen versorgt, so dass die Algen optimal ver-sorgt sind. Nun erklärt sich auch, weshalb ein morgendlicher Algentrunk so gesund sein soll.

Quellen:

Jutta von Campenhausen: «Das Super-Nahrungsmittel»,

Tages-Anzeiger online, 25. 07. 2014.

www.zhaw.ch

Bilder: http://www.lsfm.zhaw.ch/de/science/ueber-uns/aktuelles/

medien/medien-detail/news/neue-anlage-zur-produktion-von-mikro-

algen-eingeweiht-1.html

IngFLASH NR. 498

kOLUMNE / CHRONIQUE

Die Crux mit der MINT-FörderungDr. Andrea Leu, Geschäftsführerin IngCH

MINT-Förderung ist angesagt. Schulen aller Stufen sind aufgerufen, etwas für die MINT-Bildung ihrer Schülerinnen und Schüler zu tun. Dies ist auf den ersten Blick sehr erfreulich, auf den zweiten Blick wirft es aber Fragen auf, denn die vier Buchstaben von «MINT» stehen für sehr unterschiedliche Inhalte. Nehmen wir die Mathematik: Sie ist im Lehrplan aller Stufen fest verankert, Teil der Allgemein-bildung. Ohne Mathematik geht nichts. Dann die Naturwissenschaften: Auch sie sind Teil der Lehrpläne. Mit Biologie, Phy-sik und Chemie muss sich sicher jeder junge

Mensch irgendwann in seiner Schulzeit auseinandersetzen. Etwas anders sieht es beim «I», der Informatik, aus. Hier gibt es (1) einen Begriffswirrwarr – ICT-Anwendungen sind nicht Informatik – und (2) sind die Konzepte und Umsetzungen in der Schulpraxis sehr verschieden. Und zu allerletzt noch das «T» der Technik. Ein grundlegendes Technikverständnis ist zentral, um die Mechanismen unserer modernen Gesellschaft zu verstehen. Technik als eigenes Unterrichtsfach ist aber we-nig zielführend, da sie Erkenntnisse der Naturwissenschaften praktisch nutzbar macht. Technik setzt also gute Kenntnisse der MINT-Fächer voraus.

Was können Schulen, insbesondere Gymnasien tun? Im Bereich der Mathematik und Naturwissenschaften ist es klar: Die Fächer müssen das Wissen vermitteln, das die Lehrpläne festlegen, und darauf bedacht sein, die Relevanz dieses Wissens als Grundlage für ein späteres Studium herauszustreichen. Viel zu häufig ruft insbesondere die Mathematik bei den Schülerinnen und Schülern eine negative Spontanreaktion hervor. Eine schlechte Voraussetzung für Interesse und Engagement. Die Informatik ist auf gymnasialer Stufe bisher lediglich als Ergänzungsfach im Unterricht verankert. Als Wissenschaft, die unser Jahrtausend massgeblich prägt, müssen ihre Inhalte Teil der Allgemeinbil-dung werden. Eine nächste Maturitätsreform hat hier anzuset-zen. Und die Technik? Auch sie soll einen höheren Stellenwert erhalten. Aber nicht in Form eines eigenen Faches, sondern durch Integration in bestehende Unterrichtsgefässe oder über spezifische Projekte. Es ist für Jugendliche interessenfördernd, wenn sich die Inhalte des naturwissenschaftlich-mathematischen Unterrichts auf Alltagssituationen, erstaunliche Phänomene oder die gesellschaftliche Bedeutung beziehen.

Mathematik und Naturwissenschaften können also ihre Attrak-tivität ausbauen, wenn sie Technik integrieren. IngCH bietet Hand und unterstützt Schulen bei der Umsetzung konkreter MINT-Projekte.

Pourquoi les métiers d’ingénierie sont-ils importants?

Hugo Pétremand

Les métiers de l’ingénierie sont importants car ils permettent de faire avancer les technologies que nous avons. Par exemple, nous avons entendu parler de cœurs artificiels et de moyens d’interagir à distance. Tout cela ne serait pas possible si les ingénieur-e-s ne travaillaient pas

dessus. Ils permettent aussi à de nombreuses personnes de mieux vivre grâce à divers objets, prothèses, distri-buteurs sécurisés de médicaments, cœurs artificiels, etc. Sans les ingénieur-e-s, notre société ne serait pas autant avancée qu’elle l’est maintenant. Leurs métiers sont donc indispensables pour nous si nous désirons continuer à avancer et ne pas stagner.

Lana Zeroual

Les métiers d’ingénierie sont impor-tants car ils apportent des nouveau-tés technologiques pour améliorer notre quotidien. Ils innovent dans beaucoup de domaines comme pour la médecine ou la robotique. Les ingénieur-e-s en robotique essaient, par exemple, de créer des robots

pouvant participer à des opérations militaires ou pouvant aider des personnes dans la vie de tous les jours. Cer-tains ingénieur-e-s tentent d’améliorer les technologies médicales en inventant ou en améliorant de nouveaux outils. D’autres sont plus concernés par l’écologie et cherchent donc à diminuer les dégâts parfois causés par d’autres ingénieurs.

9 IngFLASH NR. 49

BIOTECHNOLOGIE

Wie sollen lokale Bioreaktoren künstlichem Fleisch zum Durchbruch verhelfen?

In der Grillsaison wird das Thema Fleischqualität wieder heftig diskutiert, auch überzeugten Carnivoren ist dabei nicht immer wohl. Holländische Forscher präsentieren nun eine Lösung aus dem Dilemma: synthetisches Fleisch aus «Bioreaktoren». Die Stammzellen werden glücklichen Tieren in der Nähe des Labors entnommen. Es braucht dazu keine grossen Anfahrtswege, es gibt keine Tierquälerei und keine unnötige Umweltverschmutzung.

Das so hergestellte Fleisch muss noch in die richtige Form gebracht werden, eine angenehme Struktur und das rich-tige Gefühl im Mund scheinen auch wichtig. Der Preis für einen Kubikmeter gezüchtetes Fleisch würde schätzungs-weise 1’000 Euro betragen, ein Kilo würde somit einen Preis von acht Euro aufwärts kosten.

Ein Lichtblick für die Schlachttiere – und für die Vege-tarierInnen, die nur aus ethischen Gründen auf Fleisch verzichten, den Geschmack aber mögen.

Quelle: http://motherboard.vice.com/de/read/wuerstchen-vom-

in-vitro-fleischer

Fleisch aus der Petrischale statt von der Hüfte – vielleicht in

Zukunft ganz normal?

Das Implantat mit Blutsäuresensor und insulinproduzierenden Zellen

bringt einen aus der Balance geratenen Zuckerspiegel wieder ins

Lot. (Grafik: ETH Zürich)

Sensitiver Säuresensor steuert InsulinproduktionViele Stoffwechselfunktionen im Menschen laufen nur einwand-frei, wenn der Säuregrad im Körper neutral und stabil bleibt. Für Menschen ist ein Blut-pH-Wert zwischen 7,35 und 7,45 nor-mal. Der enge pH-Bereich wird im Körper konstant überwacht, denn schon bei geringfügigen Abweichungen können ganze Stoffwechselwege ihren Dienst versagen. Davon besonders betroffen sind Personen, die an Diabetes-Typ-1 leiden. Ihnen fehlt Insulin, das den Blutzuckerspiegel reguliert, komplett. Körperzellen können darum keine Glukose aus dem Blut auf-nehmen und müssen eine andere Energiequelle anzapfen: die Fettreserven. Wird der Insulinmangel nicht rechtzeitig bemerkt oder behandelt, können Diabetes-Typ-1-Patienten sterben.

Nun haben ETH-Bioingenieure des Departements Biosysteme (D-BSSE) in Basel eine neuartige molekulare Prothese entwickelt, die aus zwei Modulen besteht: einem Sensor, welcher konstant den Säuregrad des Blutes misst, und einem Genregelkreis, der die benötigte Menge an Insulin produziert.

Das Herzstück der molekularen Prothese ist der pH-Sensor. Dieser misst den Säuregrad des Blutes präzise und reagiert sensibel auf geringe Abweichungen vom Soll-pH-Wert. Sinkt der pH-Wert unter 7,35, sendet der Sensor ein Signal aus, um die Produktion von Insulin anzustossen. Das Hormon Insulin sorgt dafür, dass die normalen Körperzellen Glukose wieder aufnehmen. Der pH-Wert steigt dadurch wieder an. Ist der Soll-pH-Wert erreicht, schaltet sich der Sensor aus und die umprogrammierten Zellen stellen die Insulinproduktion ein.

Bis anhin testeten die Forscher ihre Erfindung erst an Mäusen, Anwendungen für Menschen sind denkbar, aber noch nicht entwickelt.

Quelle: www.ethz.ch

IngFLASH NR. 4910

IngCH-AkTIVITÄTEN / ACTIVITÉS DE IngCH

Pourquoi la nutrition est-elle importante? Flavio Principi

La nutrition est importante pour notre santé. Manger sainement permet de vivre plus longt-emps et dans des meilleures conditions. Certains problèmes de santé sont éloignés rien qu’en faisant attention à ce que l’on mange et boit. En Suisse, on nous apprend les bases de la nutrition à l’école dès le plus jeune âge. Cela permet aux enfants de se rendre compte de son importance et de pouvoir réfléchir avant de manger. Car la nutrition est aussi une question d’éducation. Si les parents font attention, l’enfant sera plus attentif

lui aussi. Mais si au contraire l’enfant grandit dans une famille aux mauvaises habitudes, il aura plus de peine, plus tard, à manger sainement. Si la nutrition est importante, la malnutrition est un vrai problème. Surtout chez les gens qui n’ont pas les moyens financiers. Bien manger n’est pas forcément une possibilité pour ces personnes, qui favorisent le prix au détriment de la qualité. Quand on voit le prix du McDonald's aux Etats-Unis, le choix n’est pas très difficile à faire...

Papierbrücken

(lh) 8. Mai 2014 im Stadthaus Zürich; die 50 besten Maturitäts-arbeiten der Mittelschulen des kantons Zürich werden aus-gezeichnet. Darunter ist auch die Arbeit von Tinet Ruch, Schüler der kantonsschule Limmattal: Papierbrücken – Optimierungen anhand theoretischer Modelle.

IngCH: Gratuliere, deine Arbeit wird heute ausgezeichnet – sie zählt zu den 50 besten im kanton Zürich – hast du damit ge-rechnet?Tinet Ruch: Nein, gar nicht – besonders zu Beginn nicht. Aber wenn man bis zur Abgabe so viel Mühe und Zeit hineingesteckt hat, freut es einem natürlich ausserordentlich, dass die Arbeit so viel Wertschätzung erhält.

IngCH: Vor eineinhalb Jahren warst du an einer Technikwoche von IngCH – woran erinnerst du dich noch?Tinet Ruch: Ich kann mich noch sehr gut an die Woche erinnern. Vor allem weil wir ja einen Brückenbau-Workshop gemacht haben. Aus diesem Workshop ist meine Maturaarbeit teilweise entstanden.

IngCH: Wie hat sich die Idee entwickelt, die Stabilität von Papier-brücken als Thema deiner Maturaarbeit zu wählen?Tinet Ruch: Einerseits habe ich schon immer gerne gebastelt und finde das Material Papier spannend. Andererseits war mir klar, dass die Physik eine Rolle spielen soll. Zuerst dachte ich an Papierflieger und dann hat mich mein Betreuer Christian Helm auf die Brückenbau-Wettbewerbe hingewiesen. Bei diesen Wettbewerben werden die Brücken gebaut und anschliessend werden diese belastet, bis die Brücken kaputtgehen. Dann

Interview mit Tinet Ruch, Maturand der kantonsschule Limmattal

Tinet Ruch vor dem Brückenmodell, das im Rahmen seiner Maturaarbeit

entstanden ist

11 IngFLASH NR. 49

Brücke inspired by Brückenbau-Workshop der IngCH-Technikwoche.

Buchweizen: ein Segen für AllergikerInnen

Die ETH Zürich beschäftigt sich in einem Forschungs-projekt mit dem Anbau von Buchweizen. Weshalb? Im Gegensatz zu Weizen, Roggen, Gerste oder Hafer verfügt Buchweizen nicht über Gluten – das heisst, von Zöliakie betroffene Menschen vertragen ihn besser. Zudem gehört der Buchweizen im Gegensatz zu den bei uns gängigen Getreidesorten nicht zu den Süssgrä-sern, sondern zu den Knöterichgewächsen. Taucht ein Krankheitserreger auf, der auf Süssgräser spezialisiert ist, sind also alle diese Arten betroffen. Deshalb setzt die ETH auf Biodiversität und Versorgungssicherheit und erforscht, wie man den Buchweizen nutzungsin-tensiver anbauen könnte – dieser reift nämlich nicht synchron, sondern lässt die einzelnen Körner in grossen Zeitabständen erntereif werden. Ziel ist es, herauszu-finden, wie man das Korn und seinen Anbau für den Gebrauch verbessern kann.

Das World Food System Center der ETH Zürich setzt sich grundsätzlich mit allen Fragestellungen auseinan-der, die mit der Produktion, Verarbeitung und dem Konsum von Nahrungsmitteln zu tun haben. Dabei berücksichtigt sie soziale, politische, ökonomische und ökologische Faktoren. So gibt es Forschungsprojekte über Hühnerrassen, die sowohl für die Eier- als auch für die Fleischproduktion geeignet sind. Andere Themen-bereiche sind Frischprodukte und deren nachhaltige Haltbarkeit oder die Reduktion des Kadmiumgehalts in den Böden und Nahrungsmitteln.

Geschälte Buchweizenkörner(«Red plate fagopyrum» via Wikimedia Commons)

Quellen: http://www.worldfoodsystem.ethz.ch/ http://www.coopzeitung.ch/17933301

versuchen die Teilnehmenden, die Brücken zu verbessern. Mit diesem Vorgehen müssen immer wieder neue Prototypen gebaut werden und dementsprechend aufwändig ist dieses Prozedere. Wir haben uns also überlegt, dass es möglicherweise einen wissenschaftlichen Approach gibt. Ich habe also Experimente gemacht, die das Material Papier auf seine Konstanten untersu-chen, und ein theoretisches Modell mittels Berechnungen erstellt. Aus dieser Symbiose von Experimenten und dem theoretischen Modell habe ich dann die Brücke konstruiert. Ich musste also nicht immer neue Prototypen basteln.

IngCH: Ist die Arbeit immer nach Plan verlaufen?Tinet Ruch: Nein, gar nicht, es gab immer wieder Änderungen und Ideen, die ich wieder über den Haufen werfen musste. Ge-wisse Elemente der Brücke beispielsweise musste ich nach ersten Tests wieder völlig abändern, weil sie nicht stabil genug waren, und dies hatte dann wieder Einfluss auf die ganze Konstruktion.

IngCH: Hast du schon konkrete Pläne für das Leben nach der Matura?Tinet Ruch: Zuerst gehe ich ins Militär und danach an die ETH. Physik fasziniert mich schon lange, deshalb werde ich entweder Physik oder interdisziplinär Physik und Chemie studieren.

IngCH:: Vielen Dank für das Gespräch und viel Erfolg bei den Maturaprüfungen!

IngFLASH NR. 4912

P.P.8032 Zü

rich

Post C

H A

G

Klosbachstrasse 107CH-8032 ZürichT: +41 (0)43 305 05 90F: +41 (0)43 305 05 99 info@ingch.ch

ABB (Schweiz) | Accenture | ACUTRONIC Switzerland | AdNovum Informatik | Alstom (Schweiz) | AWk Group | Basler & Hofmann | Belimo | Bühler | Conzzeta Holding | F. Hoffmann-La Roche | Hasler Stiftung | Hilti | Holcim | LIST AG | Meggitt | Nestlé | PHONAk | Rieter Holding | SBB | Siemens Schweiz | Sulzer | Swisscom | Swiss Re | u-blox | UBS | Zimmer

Redaktion / Rédaction: Dr. Andrea Leu (al), Inci Satir (is), Maggie Winter (mw) | Redaktionelle Mitarbeit / Rédactrices: Céline Auberson (ca), Lea Hasler (lh), Brigitte Manz-Brunner (bmb), Martina Elisabeth Wagner (mew) | korrektorat / Relecture: Supertext AG, Zürich | Gestaltung, Layout / Mise en page, réalisation: Picnic Terminal Visuelle Kommunikation, Zürich | Druck / Impression: Sihldruck AG, Zürich | Auflage / Tirage: 3’000 Ex. | Erscheinung / Parution: Zweimal jährlich / Deux fois par an

Anregungen und kurze Beiträge werden gerne entgegengenommen.Des propositions et contributions sont les bienvenues.

IngCH-MITGLIEDERFIRMEN / LES MEMBRES DE IngCH

www.ingch.ch | www.facebook.com/ingch2

Technik- und Informatikwochen Semaines techniques et informatiques

Kantonsschule Kollegium Schwyz, SZ 22. – 26. 09. 2014

KS Obwalden / Kollegium St. Fidelis, Stans, NW

22. – 26. 09. 2014

KS Ausserschwyz, Pfäffikon SZ 22. – 26. 09. 2014

Kantonsschule Frauenfeld, TG 22. – 26. 09. 2014

Freies Gymnasium Zürich, ZH 29. 09. – 03. 10. 2014

KS Enge, ZH 29.09. – 03. 10. 2014

Liceo cantonale di Mendrisio, TI 13. – 17. 10. 2014

KS Baden, AG 13. – 17. 10. 2014

KS Limmattal, ZH 20. – 24. 10. 2014

Gymnasium Oberwil, BL 27. – 31. 10. 2014

KS Interlaken, BE 27. – 31. 10. 2014

Gymnasium St. Antonius Appenzell, AI 03. – 11. 11. 2014

Gymnase français de Bienne, BE 03. – 11. 11. 2014

Lycée du Bugnon, Lausanne, VD 17. – 21. 11. 2014

IMPRESSUM

IngCH-AkTIVITÄTEN / ACTIVITÉS DE IngCH

IngCH realisierte mit dem Fernsehsender Joiz die dreitei-lige Serie «The Ing Thing», die Ende August und Anfang September ausgestrahlt wurde. Die beliebte Moderato-rin, Gülsha Adilji, informierte das junge Zielpublikum in einer Mischung aus Talk und Einspielungen über Inge-nieurberufe. Dabei wurde der Ratgeber-Charakter mit Infotainment kombiniert. Joiz bewarb die Sendung auf den verschiedensten Social-Media-Kanälen, sodass viele junge Menschen in einem für sie attraktiven Format er-reicht werden konnten. Sollte nach dieser ersten Staffel die Analyse positiv ausfallen, wird IngCH eine Fortsetzung anpeilen, um das Thema «Technik» und «IngenieurInnen» gut bei der Zielgruppe zu verankern.

Die Aufzeichnung dieser Sendung finden Sie auf www.ingch.ch

The Ing Thing

Mehr Infos unter / Plus d'informations sur