Por 30.ª vez, el Centro de Química (ZFC) invitó a 16 estudiantes de bachillerato de Hesse para que, a través del diálogo con profesionales, conocieran la práctica científica y las estructuras empresariales concretas. En el «laboratorio digital», estos jóvenes talentos se adentraron en el mundo de los materiales de alto rendimiento, que también desempeñan un papel fundamental en el contexto de la transición energética. Entre otros temas, se trataron los soportes de almacenamiento eficientes para energías renovables, así como los análisis de superficies y los imanes de alto rendimiento, que también se utilizan en el ámbito de la movilidad eléctrica y en los generadores eólicos.

Veit Gemmer, de la clase 13 del instituto Steinmühle, se había clasificado para el taller de inventores de una semana de duración. Su grupo se centró en las baterías de estado sólido de sodio, que contienen los llamados electrolitos Nasicon y que, en el futuro, podrían suponer una alternativa a los materiales problemáticos que se usan en las baterías de iones de litio.

En realidad, el «Laboratorio de inventores» debía haberse celebrado ya en octubre de 2020, pero se pospuso hasta principios de 2021 debido a la pandemia. Esta edición tampoco pudo celebrarse de otra forma que no fuera online, aunque aun así nos permitió conocer cosas interesantes, como cuenta Veit:

El taller de inventores, dedicado al tema «Materiales de alto rendimiento para el futuro», que normalmente se celebra en la Universidad Técnica (TU) de Darmstadt,sepudoorganizar, al menos, en línea a través de la plataforma Microsoft Teams. Durante el taller de una semana, tuvimos la oportunidad de conocer aspectos interesantes sobre el campo de la ciencia de los materiales y sobre el grupo Merck gracias a varias charlas con expertos de la TU de Darmstadt y de Merck KGaA. A partir de esos conocimientos, combinados con nuestra propia investigación, nuestro grupo tenía que crear un vídeo educativo sobre las baterías de estado sólido de sodio. Aunque crear un vídeo de alta calidad nos llevó mucho tiempo, la semana fue muy interesante de todas formas.

Veit Gemmer

En el laboratorio de inventores creado vídeo sobre las baterías de estado sólido de sodio

 

Acto de clausura (abajo: Veit con su grupo)

 

Simulaciones por ordenador de la Mecanismos de transporte y conductividaden del sodio–iones de sodio en el electrolito sólido Nasicon (Na+–Superconductor iónico).

 

Mejora de la conductividadde Nasico-electrolitos mediante deposición por láser pulsado (PLD)

Desde finales de junio hasta finales de agosto, los alumnos de 8.º y 9.º de Hesse tuvieron la oportunidad de participar en un taller en línea sobre el tema MINT. Allí, gracias a unos tutores de primera, los alumnos pudieron conocer temas que en el colegio no se suelen tratar o solo se abordan de forma superficial. Entre ellos, hubo muchas ideas interesantes sobre la tecnología de las energías renovables, los procesos biológicos y químicos, además de experimentos y ecuaciones matemáticas. Además, los alumnos programaron su propio juego en el ordenador e incluso construyeron un motor eléctrico. Para que los jóvenes pudieran experimentar por su cuenta en casa, Provadis les envió paquetes con material para las sesiones (por ejemplo, materiales de construcción y productos químicos). Durante las 10 videoconferencias de dos horas de duración, se realizaron experimentos en casa y se debatieron con los demás jóvenes y los expertos en la materia. En la última sesión, algunos expertos presentaron diferentes profesiones del ámbito de las ciencias, la tecnología, la ingeniería y las matemáticas (STEM).

Provadis desarrolló originalmente esta serie de eventos en Fráncfort hace unos años, en colaboración con cinco centros de ciencia de Hesse. Cuando a partir de marzo de 2020 ya no se permitieron los eventos presenciales, crearon este «taller STEM en línea». Como este taller ha tenido tan buena acogida entre los jóvenes, en el futuro se ofrecerá tanto en formato «en línea» como, en cuanto sea posible, en formato presencial.

Los alumnos y alumnas interesados pueden informarse sobre el futuro programa «Mint – Las estrellas del mañana» a través del siguiente enlace: https://www.provadis.de/provadis-gruppe/aktuelles/details/news/schuelerinnen-experimentieren-zuhause-live-am-bildschirm.html

En cualquier caso, me lo he pasado muy bien en el taller y te recomiendo de verdad que participes.
Joshua Wieder

¡Muchas gracias también, una vez más, a la señora Tschirch, de Chemikum Marburg, por informarnos de esta oferta!

Este año, la Steinmühle se presentó con un total de seis proyectos en los concursos regionales de Lollar y Kassel. Nada menos que tres equipos quedaron en primer lugar y, con ello, se han clasificado para los concursos regionales de Darmstadt y Kassel en la categoría «Schüler experimentieren». Tres equipos se llevaron un premio especial.

Destaca la participación de equipos de diferentes cursos, desde los de primaria hasta los de bachillerato. La clase de 6.º estuvo representada dos veces, y las clases de 8.º, 9.º, 11.º y 13.º, una vez cada una. También hubo una gran variedad de asignaturas: se investigó y se experimentó tres veces en Biología y una vez en Química, Física y Ciencias de la Tierra y del Espacio.

Leonard Berger, Mats Egbring y Leontin Schmidt fueron los alumnos de sexto curso que, en el concurso «Schüler experimentieren», bajo la supervisión de los profesores Dra. Jutta Töhl-Borsdorf y el Dr. Dietmar von der Ahe, y además se llevaron a casa el premio especial de Tecnología Medioambiental. Compararon campos ecológicos con campos normales. Para ello, analizaron un total de casi 20 muestras de suelo y descubrieron que los campos ecológicos destacan tanto por sus bajos niveles de nitratos como por su capacidad para retener y liberar nutrientes. Los campos convencionales, y sobre todo los fertilizados con purín, presentaban casi siempre niveles preocupantes de nitratos y nitritos. El jurado consideró que el tema, el trabajo y sus resultados merecían la máxima puntuación posible. Ahora toca pasar a la fase regional en Kassel.

 

No entra suficiente oxígeno en el zapato

Morten Köhler, Benjamin Schul y Joshua Wieder, de 9.º curso, se plantearon por qué las almohadillas térmicas no funcionan en las botas de esquí. A estos tres alumnos se les habían enfriado los pies durante la excursión de esquí a Steinmühle y se dieron cuenta de que las almohadillas térmicas para los pies, que se supone que sirven para solucionarlo, funcionan muy mal. Investigaron a fondo la reacción química y descubrieron, entre otras cosas, midiendo las curvas de temperatura y oxígeno, que en las botas de esquí simplemente hay muy poco oxígeno. Por eso, la reacción deseada se detiene rápidamente.

Bajo la supervisión de la profesora Dra. Jutta Töhl-Borsdorf, utilizaron sensores de temperatura controlados por smartphone y una sonda de oxígeno controlada por un Arduino. Las placas microcontroladoras Arduino se introdujeron por primera vez en la escuela Steinmühle, de Malte Klimczak, en la asignatura optativa de Tecnología, y aquí también se pudieron utilizar para resolver problemas de química. Estos tres alumnos también consiguieron el primer puesto en Química por el mejor proyecto interdisciplinar y ya están deseando participar en el concurso regional de Darmstadt.

 

Cómo los escarabajos de la harina «descomponen» el poliestireno

Clara Müller, Marie Englert y Jennifer Weber, de 11.º curso, investigaron, bajo la supervisión del Dr. Dietmar von der Ahe, si las bacterias de la flora intestinal de las larvas del escarabajo de la harina participan en la descomposición del poliestireno. Las alumnas observaron el comportamiento alimentario de las larvas del escarabajo de la harina (Tenebrio molitor) en diferentes condiciones. Mediante métodos de biología molecular (PCR, aislamiento de ADN genómico y por PCR, cuantificación del ADN con fotómetro, electroforesis en gel, secuenciación del gen 16S rRNA a cargo de la empresa Eurofins Genomics, Ebersberg) han analizado 230 clones bacterianos diferentes de la flora intestinal de las larvas para determinar sus relaciones filogenéticas y su capacidad de degradar el poliestireno. Así, encontraron varios clones bacterianos de la familia de las Enterobacteriaceae que pueden degradar el plástico en una solución nutritiva. El genoma de uno de estos clones (clon n.º 43) fue secuenciado por completo (unos 6 millones de pares de bases) por encargo de la empresa Eurofins Genomics para, a continuación, buscar en el genoma regiones codificantes de enzimas que pudieran participar en la degradación del estireno. Las alumnas también presentaron un posible mecanismo para el proceso químico de la degradación del estireno. Como premio especial, el trío recibió una suscripción anual a la revista especializada «Bild der Wissenschaft».

 

En contacto con la universidad gracias a un concurso

Ronja Rosenkranz, de 3.º de ESO, convenció al jurado en la categoría de Física. Investigó por qué cambia la voz al inhalar helio. Los alumnos se plantearon esta pregunta en la clase de NaUnt de 5.º curso, impartida por la profesora Dra. Jutta Töhl-Borsdorf. Ronja se dio cuenta enseguida de que la explicación que se lee en casi todas partes solo es correcta en parte y que el fenómeno es mucho más complejo de lo que se pensaba. Desarrolló varios montajes experimentales para llegar al fondo del asunto. El jurado destacó especialmente el enfoque tan científico que le dio a esta cuestión. Gracias al concurso, enseguida se establecieron contactos con la Universidad de Marburgo, lo que ha permitido realizar mediciones en el departamento de foniatría. El primer puesto en Física por este proyecto y el premio especial de Acústica también suponen para Ronja Rosenkranz la clasificación para el concurso regional en Darmstadt.

 

Lo que le gusta a la lombriz de tierra

Las jóvenes investigadoras Teresa Dinges (clase 6b) y Sophia Rogosch (6c) estudiaron los posibles efectos de la lombriz de tierra en el suelo y el clima en el concurso «Schüler experimentieren», bajo la dirección del Dr. Dietmar von der Ahe. En este proyecto, las alumnas han analizado a fondo el comportamiento de la lombriz de tierra autóctona Lumbricus terrestris y su interacción con las bacterias del suelo. Y han descubierto lo siguiente:

• el tipo de suelo que prefiere la lombriz de tierra
• qué tipos de suelo evita (valor de pH, suelos calcáreos, arenosos, etc.)
• que la lombriz de tierra genera cantidades considerables del gas de efecto invernadero CO₂ en el suelo, en interacción con las bacterias del suelo.
• que las familias de bacterias presentes en el suelo son diferentes de las que se encuentran en las heces de las lombrices.

 

El entorno de la piel del caballo

Silas Krüger y Jan Vollmer (los dos de 8.º C) querían conocer más a fondo «la vida en la piel de los caballos». Con la ayuda del Dr. Dietmar von der Ahe, los alumnos analizaron diferentes zonas de la piel de dos caballos (piel, pabellón auricular, nariz y boca) para ver qué bacterias había, lo que se conoce como microbioma. Así descubrieron que el microbioma de verano difiere claramente del de invierno, es decir, en verano se encuentran otras familias de bacterias en las distintas zonas de la piel que en invierno. Esto se debe a las diferentes funciones de la piel en distintas condiciones climáticas.

 

Bajo el lema «Jugend Forscht ofrece más», los ganadores y ganadoras del premio a los tutores de cada estado federado se reunieron en un interesante viaje de formación del 15 al 17 de noviembre de 2019.
La profesora de Steinmühlen, la Dra. Jutta Töhl-Borsdorf, recibió el Premio al Monitor de Hesse en el concurso regional de «Jugend forscht» celebrado en Kassel. En Paderborn le esperaba un programa muy variado, al que también estaban invitados los embajadores y embajadoras de «Jugend forscht» de los distintos estados federados. Además de las interesantes actividades del programa, hubo mucho espacio y oportunidades para el intercambio entre compañeros en un ambiente relajado.
Lo más interesante fue ver cómo cada colegio organiza la participación en el concurso «Jugend forscht» de forma tan diferente, dependiendo también de las condiciones y posibilidades de cada estado federado.
Los nuevos contactos que hemos establecido, así como las numerosas conversaciones e ideas estimulantes, serán sin duda muy valiosos para seguir desarrollando los proyectos de «Jugend Forscht» en Steinmühle.

(Foto: Los ganadores y ganadoras del premio a los tutores con los embajadores y embajadoras de los estados federados y las organizadoras «en la Luna» en el Museo Heinz-Nixdorf)