Lors du 27e laboratoire des inventeurs du Centre de chimie, situé à Bensheim an der Bergstraße, Justus Schneider, élève de 17 ans au lycée Steinmühlen, figurait parmi les 16 élèves surdoués qui se sont penchés pendant une semaine, à l’université RheinMain, sur le thème « Mobilité électrique – piles à combustible ». Devant un large public, composé notamment de personnalités issues du monde des affaires, de l’enseignement supérieur et des ministères, il a présenté, avec son groupe, des idées de recherche et des pistes de solution en guise de conclusion.

Parmi près de 200 excellents candidats venus de toute la Hesse, Justus figurait parmi les 16 participants sélectionnés. Lui et Luca Weigel, de la Lahntalschule de Biedenkopf, étaient les seuls représentants de l’ensemble du district. C’est au laboratoire d’invention de la faculté d’ingénierie de l’université Rhein-Main, à Rüsselsheim, que ces jeunes inventeurs ont pris connaissance de leur mission. Le défi consistait à construire sur place un petit véhicule propulsé par des piles à combustible. Mais ce n’était pas tout : le véhicule devait également permettre d’alimenter d’autres appareils, notamment une lampe.

Les piles à combustible et le condensateur faisaient partie des composants fournis. Mais l’aide s’est arrêtée là. L’équipe de Justus Schneider a construit une carrosserie en bois et en carton. Les roues ont été réalisées à l’aide d’une imprimante 3D. Les jeunes chercheurs ont utilisé le condensateur comme accumulateur d’énergie. Ainsi, la lampe pouvait continuer à briller même lorsque la voiture ne roulait plus.

 

Inspiré par le thème de la mobilité électrique et des piles à combustible

La production d’hydrogène s’est avérée être une véritable épreuve de patience. Les piles à combustible disposant de deux raccords pour l’hydrogène, tel était l’objectif déclaré. Au laboratoire, ces jeunes scientifiques talentueux ont décomposé l’eau par électrolyse. L’entreprise consistant à stocker l’hydrogène dans des ballons a toutefois nécessité la persévérance indispensable à tout travail de recherche. « Ne pas abandonner », telle était également la devise de Justus Schneider lorsque le ballon a éclaté à plusieurs reprises. Il a finalement fallu cinq heures pour rendre le tout hermétique.

La réussite de ce projet a inspiré Justus Schneider. Certes, avant même ce projet, il envisageait déjà de se lancer dans la recherche en mathématiques ou en physique. Mais désormais, il pourrait s’imaginer participer au développement de véhicules fonctionnant à l’aide de piles à combustible. Bien que de tels véhicules existent déjà, explique Justus Schneider, leur prix d’achat reste relativement élevé. L’idée de Justus Schneider est que les stations-service puissent produire elles-mêmes l’hydrogène ou se le faire livrer par l’industrie. D’après lui, il serait facile d’apporter des changements dans ce domaine.

C’est Mme Jutta Töhl-Borsdorf, enseignante à Steinmühlen et coordinatrice des disciplines MINT, qui a encouragé Justus à s’inscrire à ce concours, qui exigeait autrefois également des compétences pratiques. Elle se réjouit, tout comme son professeur de physique, le Dr Rainer Nietzke, et l’ensemble de l’établissement, que la « série » de participations du lycée Steinmühle à cet événement prestigieux ait pu se poursuivre cette année encore.

Si les travaux menés au laboratoire des inventeurs ont effectivement donné à Justus l’impulsion nécessaire pour son parcours professionnel, tant mieux. Qui sait : peut-être qu’un jour, c’est une équipe dirigée par Justus Schneider qui réalisera la percée décisive dans le développement des véhicules fonctionnant à pile à combustible.

Sur les 15 élèves, 13 se sont qualifiés pour les concours régionaux respectifs
. Dans le cadre du concours « Schüler experimentieren », les élèves de Steinmühle ont exploré des questions quotidiennes intéressantes liées à l’alimentation et à la nature. Dans le cadre de ce concours, qui correspond à la catégorie « Jugend Forscht » destinée aux élèves du primaire et du collège (jusqu’à 14 ans), les plus jeunes élèves de Steinmühl ont remporté de nombreux prix : ils ont su s’imposer face à des concurrents généralement plus âgés. Ils ont remporté cinq premières places et une deuxième place. Le programme d’accompagnement précoce, avec ce qu’on appelle le « laboratoire GuFi », où sont menés des travaux de niveau débutant et avancé, a ainsi fait ses preuves de manière impressionnante.

Le phosphate dans les aliments – Comment des plats savoureux peuvent devenir dangereux
C’est sous ce titre que les élèves Mats Böhmer, Marvin Preis et Joel Rucker ont participé, accompagnés de leur responsable, le Dr Jutta Töhl-Borsdorf, au concours dans la catégorie chimie.

Des taux de phosphate trop élevés dans le sang peuvent entraîner des maladies cardiovasculaires et l’ostéoporose. Le groupe d’élèves a mis au point des méthodes d’analyse permettant de déterminer la teneur en phosphate de différents aliments, tels que le kebab, la saucisse grillée et le Coca-Cola. Ils ont ainsi constaté que le kebab, souvent critiqué, fait absorber beaucoup moins de phosphate qu’un Coca-Cola. Le projet a remporté le 1er prix et participera au concours régional en avril.

Le Coca-Cola Light fait-il grossir ? – Études sur la glycémie
Dans le cadre de leur cours de biologie, les élèves Rebecca Zenker et Hanna Schmidt-Dege ont étudié la glycémie après la consommation de différents édulcorants, ainsi que de Coca-Cola, de Coca-Cola Light et de pommes de terre.

À partir de leurs résultats, ils ont pu en déduire qu’il valait mieux ne pas consommer d’édulcorants artificiels en même temps que du sucre et que les pommes de terre ne font pas augmenter la glycémie de manière aussi importante lorsqu’on les laisse refroidir au préalable. Ce projet, mené dans le cadre du département de biologie sous la direction du Dr Jutta Töhl-Borsdorf, a remporté la 2e place.

Comment et à quelle vitesse le lait se gâte-t-il réellement ?
Les élèves Joshua Wieder, Morten Köhler et Benjamin Schul ont mené des recherches en chimie afin de répondre à cette question. L’équipe a étudié la façon dont différents types de lait se détériorent sous l’effet de divers facteurs. Pour ce faire, ils ont construit un dispositif de régulation de la température, déterminé les moments de floculation et effectué des prélèvements bactériologiques. Ils ont notamment constaté que l’ajout de sucre accélère la détérioration, tandis qu’il est possible d’obtenir une durée de conservation plus longue, même à température ambiante, grâce à l’ajout de xylitol (un alcool de sucre) et à une aération. Les membres du jury ont décerné la 1re place parmi les projets de la même tranche d’âge à ce projet encadré par le Dr Jutta Töhl-Borsdorf. L’équipe va désormais participer au concours régional.

« Crème solaire pour les arbres»
Toujours dans le domaine de la chimie, Mats Egbring et Leonard Berger, élèves de CM2, ont participé au concours sous la supervision de leur professeur, le Dr Dietmar von der Ahe. Son coéquipier étant empêché le jour du concours, c’est Leonard Berger qui a présenté les résultats. Les deux élèves ont isolé les pigments des feuilles à partir de différentes feuilles colorées du feuillage d’automne et les ont représentés sur un chromatogramme. Ils ont utilisé ces pigments foliaires en solution – vert, rouge, jaune et jaune-brun – comme « protection solaire » contre le rayonnement UV, simulant la lumière du soleil, sur des plaques de gélose contenant des bactéries buccales. Sans filtre de couleur, la croissance des bactéries est inhibée. La protection offerte par les filtres de couleur varie de 30 à 80 %. Le filtre rouge présente l’effet protecteur le plus puissant contre les rayons UV. Leonard Berger a reçu pour sa présentation un prix spécial interdisciplinaire (équivalent à un 1er prix) et est admis à participer à la phase préliminaire du concours régional « Schüler experimentieren ».

Herbes, tisanes et autres remèdes contre les bactéries
Dans le cadre de leurs expériences menées en cours de biologie, les élèves Teresa Dinges, Neyla Fritz et Sophia Rogosch (toutes en classe de 5e) ont étudié, sous la supervision de leur professeur, le Dr Dietmar von der Ahe, l’effet de différentes variétés de tisanes, d’infusions à base de plantes et de boissons alimentaires sur la croissance des bactéries. Les différentes solutions ont été mélangées à de la gélose liquide, versées dans des boîtes de Pétri, puis des bactéries buccales y ont été déposées. Le comptage des colonies bactériennes a permis de tester l’effet inhibiteur des solutions à base de plantes, de thés et d’aliments sur la croissance bactérienne. Le thé à la menthe poivrée et le thé au gingembre sont ceux qui inhibent le plus fortement la croissance des bactéries. Ce sujet a été présenté par Neyla Fritz et Sophia Rogosch (Teresa Dinges était empêchée en raison de sa participation aux Olympiades de mathématiques). Le projet a remporté la première place et figure ainsi parmi les contributions admises au concours régional.

Les jeunes chercheurs (du programme « Schüler experimentieren ») de Kassel avec leurs encadrants :
, de gauche à droite : Mats Böhmer, Joel Rucker, Morten Köhler, Joshua Wieder, Leonard Berger, Marvin Preis, Benjamin Schul, Neyla Fritz, le Dr Dietmar von der Ahe, Rebecca Zenker, Hanna
Schmidt-Dege, le Dr Jutta Töhl-Borsdorf, Sophia Rogosch. Les participants Teresa Dinges et Mats Egbring ne figurent pas sur la photo.