Regelmäßig präsentieren Ausnahmetalente hessischer Schulen beim MINT-Erfinderlabor des Zentrums für Chemie (ZFC) ihre Forschungsergebnisse zu bestimmten Themen. In diesem Jahr gehörte unsere plusMINT-Schülerin Clara Steiner zu der Gruppe von 16 Schülerinnen und Schülern, die unter insgesamt 237 Bewerberinnen und Bewerbern den Zuschlag erhalten hatten. Clara, Schülerin am plus-MINT Internat Steinmühle und gleichzeitig bereits Studentin der Mathematik, beschäftigte sich eine Woche lang mit Herstellung und Untersuchung photokatalytisch aktiver Titandioxid-Schichten. Sie gewann dabei nach eigenen Angaben „Einblicke in die echte Forschung“.

Der Weg zum diesjährigen Austragungsort des nun schon 35. Erfinderlabors war für Clara nicht sehr weit: Es fand in Kooperation zwischen ZFC und der Philipps-Universität in den Fachbereichen Chemie und Physik auf den Marburger Lahnbergen statt. Vier Vierergruppen widmeten sich jeweils unterschiedlichen Forschungsthemen, und Clara hatte sich besonders drauf gefreut, ihre eigenen drei Mitstreiterinnen und Mitstreiter kennenzulernen, um mit ihnen im Team zu arbeiten.

Titandioxid als Alleskönner der Zukunft?

Die Präsentation des Forschungsprojekts vor mehrheitlich virtuellem Publikum leitete das Quartett mit einer Frage ein: Was haben Sonnencreme, Wandfarbe und PV-Anlage gemeinsam? Die Antwort führte zu dem Stoff, der Gegenstand der gemeinsamen Untersuchung war: Titandioxid, TiO _2.

Zu ermitteln war, ob diese Substanz womöglich der Alleskönner der Zukunft sein wird: Ein vielseitig einsetzbarer Stoff, thermisch stabil, mit hohem Färbe- und Deckvermögen, lichtbeständig und praktisch nicht wasserlöslich. Wobei die Photokatalyse wohl die wichtigste Eigenschaft ist – also die Eigenschaft, durch Licht chemische Reaktionen auszulösen. Das alles erklärt den Einsatz von Titandioxid in den genannten Bereichen. Titandioxid wird mittels Elektrolyse hergestellt, ist preiswert und ist das bedeutendste Weißpigment. Die jungen Forschenden untersuchten die Substanz unter dem Raster-Elektronenmikroskop und beschäftigten sich mit Herstellung und Untersuchung photokatalytisch aktiver Titandioxid-Schichten. Durch seine Eigenschaften könnte das Material womöglich dazu beitragen, effizientere Methoden zur Energieumwandlung zu entwickeln. Bis dahin, so Clara und ihre Mitstreiter, sei aber noch viel Forschung nötig.

„Unmittelbar relevant für die Wissenschaft“

Die Veranstaltung wurde an Bildschirmen vielfach begleitet. Nicht nur seitens der Steinmühle folgte das Team um Betreuerin Dr. Jutta Töhl-Borsdorf den Ausführungen, sondern auch Kultusminister Armin Schwarz schaltete sich virtuell zu. Er lobte die hervorragenden Leistungen der Teilnehmenden und bezeichnete die im Erfinderlabor behandelten Inhalte als „unmittelbar relevant für die wissenschaftliche und wirtschaftliche Entwicklung des Landes“. Der Minister war Feedback-Geber für eine der vier Gruppen. Die Rückmeldung für Clara und ihr Team kam von Michael Schmidt (Elkamet Kunststofftechnik). Er betonte, dass der Vortrag das große Einsatzgebiet von Titandioxid hervorragend deutlich gemacht und auch zu erkennen gegeben habe, wieviel Spaß und Freude die Gruppe am Forschen hatte.

Neben den fachlichen Beiträgen war bei der wissenschaftlichen Veranstaltung auch für Kurzweil gesorgt. Nicht nur die Tretbootfahrt auf der Lahn für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer während der freien Zeit des Forschungsaufenthaltes war gut angekommen. Passend zum Gesamtthema begrüßten während der Live-Schaltung die Moderatoren Joelina Gärtner und Pablo del Rio, selbst MINTIES, den Chemiker und Science Slammer Arne Nisters von der TU Darmstadt.

Grußworte sprachen Prof. Dr. Sabine Pankuweit, Vizepräsidentin Chancengleichheit und Karriereentwicklung an der Philipps-Universität Marburg, Dr. Thomas Schneidermeier vom Veranstalter Zentrum für Chemie (ZFC) und Julia Woth von der LandesEnergieAgentur (LEA) Hessen. Erklärt wurde auch durch Videos und Reels, wie MINTIES beim ZFC arbeiten und was sie erreichen wollen.

Ziel: MINT-Bewertungskompetenz

ZFC-Vorstand Dr. Thomas Schneidermeier betonte, wie wichtig es sei, junge Menschen mit einer MINT-Bewertungskompetenz auszustatten, um auch Schlagzeilen in den Medien im Kontext neuer Technologien einordnen zu können. Ihm und ZFC-Projektleiterin Magdalena Schmitt ist es wichtig, in Kooperation mit Schulen, Hochschulen, Unternehmen, Verbänden, Stiftungen und Ministerien in MINT-Projekten für Schülerinnen und Schüler im Alltag klassische Unterrichtsinhalte mit Berufsfeldern im MINT-Bereich zu koppeln. Damit wolle der Verein ZFC zur MINT-Fachkräftesicherung beitragen.

Beim Landeswettbewerb Jugend Forscht“ in Darmstadt hatten die Steinmühlen-Schülerinnen und -Schüler Leonard Berger, Clara Steiner und Quentin Herwig mit ihrem Projekt „Frischhaltefolien aus Krabbenschalen – geht das?“ den zweiten Platz und damit die Qualifikation für den Bundeswettbewerb nur knapp verpasst. Für das Trio, das mit Nicolas Bohnstedt seit kurzem ein Quartett ist, geht das Projekt nun auf anderer Ebene in die nächste Runde. Neben Platz zwei und einem Sonderpreis beim Landeswettbewerb ist eine interessierte Anfrage des ZDF ein tolles anerkennendes Signal.

Eine Redakteurin der ZDF-Wissenssendung PUR+ hatte den Jugend Forscht Landeswettbewerb besucht, sich die vielen spannenden Projekte angeschaut und die interessantesten davon der Planungsredaktion vorgestellt. Darunter war auch das Steinmühlenprojekt der vier Jugendlichen. Noch vor Ort sprach die Journalistin mit Quentin über das Projekt und wandte sich kurz darauf an die Steinmühle und Projektleiterin Dr. Jutta Töhl-Borsdorf, um den Kontakt zu den Schülerinnen und Schülern und ihrem Projekt zu halten.

„Wir haben noch keine bestimmte Sendung im Kopf, zu der dieses Projekt passen könnte“, heißt es von Seiten des ZDF. Gedacht ist an einen Beitrag für das Jahr 2025.

PUR+ ist eine Wissenssendung für Kinder mit einem weiten Themenspektrum, das von Sport- über Umwelt- bis zu Sozial- und Technikthemen reicht. Die Zielgruppe liegt im Alter von etwa 10 – 14 Jahren.

Derweil freut sich die Gruppe sehr über diese Anfrage, so Dr. Jutta Töhl-Borsdorf, Projekt-Betreuerin und MINT-Koordinatorin der Steinmühle. Das Team will nun weiter an dem Projekt arbeiten und es vielleicht im nächsten Jahr bei „Jugend testet“ einreichen.
Das trifft sich gut, denn die Gruppe hat nicht nur viele verschiedene Folien aus Chitosan, einem Abfallprodukt aus Krabbenschalen, hergestellt, sondern auch verschiedene Testmethoden entwickelt. So können die sehr nachhaltigen Folien zum Beispiel mit einer selbstgebauten Zugmaschine auf ihre Reißfestigkeit getestet werden oder untersucht werden, wie viel Feuchtigkeit oder Sauerstoff sie durchlassen.
Weitere Informationen: https://www.zdf.de/kinder/purplus, https://www.jugend-testet.de/.

Das ist das beste Jugend Forscht-Ergebnis in der Geschichte der Steinmühle: Nachdem der Steinmühlenschüler Akaash Bhagwat bei „Schüler experimentieren“, dem Format für die Jüngeren, den Landessieg in Physik errungen hatte, ging auch das plus-MINT-Trio des Jahrgangs 12, bestehend aus Luis Gerloni, Fabian Sotonica und Clara Steiner, beim Jugend Forscht-Landeswettbewerb bei Merck in Darmstadt als Landessieger hervor. Ursprünglich war das Projekt in der Kategorie Geo- und Raumwissenschaften eingereicht, letztlich wurde es sogar „Bestes interdisziplinäres Projekt“ und startet jetzt beim Bundeswettbewerb. „Wir machen seit sieben Jahren bei Jugend forscht mit und waren immer sehr gut. Aber so einen Erfolg hatten wir noch nie“, erklärt Betreuerin Dr. Jutta Töhl-Borsdorf.

Luis (16), Clara und Fabian (beide 17) waren durchaus aufgeregt, als sie sich unter rund 50 anderen Projekten und letztlich gegen drei weiteren ihrer Kategorie behaupten mussten. Rund eine halbe Stunde stellten die Jury-Mitglieder aus Forschung, Lehre und Unternehmen ihre Fragen – und die lagen auf Augenhöhe. Unter dem Label „Wasseranalyse 2.0: Autonomes Low-Cost-Boot zur Gewässergüte-Bestimmung“ präsentierte das Trio sein Forschungsprojekt. Hier wurde tief in die Materie eingetaucht – nicht die Spur von Gefälligkeitsfragen, deren Antworten etwa auf der Hand gelegen hätten. Erleichtert und fast ungläubig vernahmen die Schülerinnen und Schüler, die am plus-MINT-Programm des Internats der Steinmühle teilnehmen, dass sie den Sieg errungen hatten – der Lohn für engagierte Stunden des Tüftelns, viel Fachwissen, unendliche Ausdauer und enormes Interesse.

Auch Kriterium: Gemeinschaftsnutzen

In der folgenden Runde, dem Bundeswettbewerb in Heilbronn, geht es um die besten deutschen Forschungsprojekte. Dort wird man eine weitere Schippe drauflegen müssen, erzählen die jungen Forscher im Interview. „Es sind zwar nur wenige Projekte in unserer Kategorie Geo- und Raumwissenschaften“, wissen die drei. Umso mehr aber steht ihr Engagement unter intensivster Beobachtung der Jurymitglieder.

Was dort abgefragt werden wird, hat auch noch weitere Akzente. Die Jury testet, ob es auch wirklich das eigene Projekt der Teilnehmenden ist, also Identifikation mit den Projektzielen und authentisches Engagement. Wichtig sei auch, so das Trio, der Nutzen des Projekts für die Gemeinschaft. Diesen können sie vollherzig bejahen – denn dass aus ihrem Experiment ein Massenprodukt zur Messung der Wasserqualität wird, ist ihr großer Wunsch!

Das Ziel: Die Industrie begeistern

Ein kleines „Surfbrett“ ist die Grundlage der fernsteuerbaren, motorisierten Plattform zur Gewässeranalyse von Clara Steiner, Fabian Sotonica und Luis Gerloni. Sie ist nicht statisch –  das unterscheidet sie von vielen Messsystemen. Das „Boot“ kann mit verschiedenen Sensoren zur Wasseranalyse ausgerüstet werden und es können bis zur vier Wasserproben entnommen werden.

Industrie und Unternehmen für ihre Idee zu begeistern, ist daher das Ziel der drei plus-MINT-Talente, die es mit Schule und Internat Steinmühle bis an die Spitze der besten Jungforscher Deutschlands geschafft haben. Ihre Vision ist ein vollständig autonomes, strömungs- und salzwassertaugliches Boot, das an beliebigen Orten auch von Privatpersonen eingesetzt werden kann. So könnten überregional an verschiedensten Stellen Wasser-Messwerte genommen und online zur Auswertung übermittelt werden. „Das Ergebnis wäre ein nahezu vollständiges Bild vom Zustand unserer Gewässer“.

Ende Mai geht es für Luis, Clara und Fabian zum Bundeswettbewerb Jugend Forscht nach Heilbronn. Mit dabei Dr. Jutta Töhl-Borsdorf, mehrfache Betreuerpreisträgerin. Neben ihr gibt es weitere Personen, die dem plus-MINT-Trio auf ihrem Weg nach oben zur Seite standen. Dazu gehören Antje Seel und Dr. Patrick Szabo vom Steinmühlen MINT-Team. Auch die Zusammenarbeit mit Dr. Christoph Reudenbach vom Fachbereich Geographie der Philipps-Universität Marburg lieferte wertvolle Impulse und Unterstützung.