Per la trentesima volta, il Centro di Chimica (ZFC) ha invitato 16 studenti delle scuole superiori dell’Assia per conoscere, attraverso il dialogo con i professionisti, la pratica scientifica e le strutture aziendali concrete. Nel “laboratorio digitale”, i giovani talenti si sono confrontati con materiali ad alte prestazioni che rivestono un ruolo centrale anche nel contesto della transizione energetica. Tra gli altri argomenti, si è parlato di supporti di accumulo efficienti per le energie rinnovabili, nonché di analisi delle superfici e magneti ad alte prestazioni, come quelli utilizzati nel settore della mobilità elettrica e nei generatori eolici.

Veit Gemmer, della classe 13 della Steinmühle, si era qualificato per il laboratorio degli inventori della durata di una settimana. Il suo gruppo si è occupato delle batterie allo stato solido al sodio, che contengono i cosiddetti elettroliti Nasicon e che in futuro potrebbero rappresentare un’alternativa alle sostanze non proprio prive di problemi presenti nelle batterie agli ioni di litio.

In realtà, il laboratorio degli inventori avrebbe dovuto tenersi già nell’ottobre 2020, ma poi è stato rinviato all’inizio del 2021 a causa della pandemia. Anche questa edizione si è potuta svolgere solo in modalità online, il che ha comunque permesso di scoprire cose interessanti, come racconta Veit:

Il laboratorio degli inventori, dedicato al tema “Materiali ad alte prestazioni per il futuro”, che di solito si tiene all’Università Tecnica (TU) di Darmstadt, èstatocomunqueorganizzatoonline tramite la piattaforma Microsoft Teams. Durante il workshop di una settimana, abbiamo avuto modo di approfondire, attraverso vari incontri con esperti della TU di Darmstadt e della Merck KGaA, aspetti interessanti del campo della scienza dei materiali e del gruppo Merck. Partendo da queste conoscenze, unite a ulteriori ricerche fatte da noi, il nostro gruppo doveva realizzare un video didattico sulle batterie allo stato solido al sodio. Anche se la realizzazione di un video di alta qualità ha richiesto molto tempo, la settimana è stata comunque molto interessante.

Veit Gemmer

Nel laboratorio degli inventori realizzato Video sulle batterie allo stato solido al sodio

 

Evento di chiusura (sotto: Veit con il suo gruppo)

 

Simulazioni al computer delle Meccanismi di trasporto e conduttivitàen del sodio–ioni di sodio nell’elettrolita solido Nasicon (Na+–Superconduttore ionico).

 

Miglioramento della conduttivitàda Nasico-elettroliti tramite deposizione laser a impulsi (PLD)

Da fine giugno a fine agosto, gli studenti delle classi ottava e nona dell’Assia hanno avuto la possibilità di partecipare a un workshop online sul tema delle discipline STEM. Grazie a tutor di prim’ordine, gli studenti hanno potuto approfondire argomenti che a scuola vengono trattati solo di sfuggita o quasi per niente. Tra questi c’erano tante interessanti approfondimenti sulla tecnologia delle energie rinnovabili, sui processi biologici e chimici, oltre a esperimenti ed equazioni matematiche. Inoltre, gli studenti hanno programmato un gioco tutto loro al computer e hanno persino costruito un motore elettrico. Per permettere ai ragazzi di sperimentare da soli a casa, Provadis ha inviato loro dei pacchetti con il materiale necessario per le sessioni (ad esempio, materiali da costruzione e sostanze chimiche). Durante le 10 videoconferenze di due ore ciascuna, hanno poi fatto esperimenti a casa e ne hanno discusso con gli altri ragazzi e gli esperti del settore. Nell’ultimo incontro, alcuni esperti hanno presentato diverse professioni nel campo delle discipline STEM.

Inizialmente, Provadis di Francoforte ha sviluppato questa serie di eventi alcuni anni fa in collaborazione con cinque science center dell’Assia. Quando, a partire da marzo 2020, gli eventi in presenza non erano più consentiti, hanno ideato questo «workshop MINT online». Visto che il workshop ha riscosso così tanto successo tra i ragazzi, in futuro sarà disponibile sia come «offerta online» che, non appena sarà di nuovo possibile, anche come evento in presenza.

Gli studenti interessati possono trovare informazioni sul futuro progetto “Mint – Le stelle di domani” al seguente link: https://www.provadis.de/provadis-gruppe/aktuelles/details/news/schuelerinnen-experimentieren-zuhause-live-am-bildschirm.html

Il workshop mi è piaciuto tantissimo e consiglio vivamente a tutti di partecipare.
Joshua Wieder

Grazie mille ancora una volta alla signora Tschirch del Chemikum di Marburg, che ci ha segnalato questa offerta!

Con un totale di sei progetti, quest’anno la Steinmühle ha partecipato ai concorsi regionali di Lollar e Kassel. Ben tre squadre hanno conquistato il primo posto, qualificandosi così per i concorsi regionali di Darmstadt e Kassel nella categoria “Schüler experimentieren”. Tre squadre si sono aggiudicate un premio speciale.

Da notare la partecipazione di squadre di diverse classi, dalle elementari alle superiori. La classe 6 era rappresentata due volte, mentre le classi 8, 9, 11 e 13 erano presenti una volta ciascuna. Anche le materie erano molto varie: si è fatto ricerca e si è sperimentato tre volte in biologia e una volta ciascuna in chimica, fisica e scienze della terra e dello spazio.

Leonard Berger, Mats Egbring e Leontin Schmidt erano gli alunni di prima media che, nel concorso “Schüler experimentieren” (Gli studenti sperimentano), sotto la guida dei docenti Dr. Jutta Töhl-Borsdorf e Dr. Dietmar von der Ahe, si sono aggiudicati il primo posto nelle scienze della terra e dello spazio e hanno portato a casa anche il premio speciale per la tecnologia ambientale. Hanno messo a confronto i campi biologici con quelli tradizionali. Hanno analizzato in totale quasi 20 campioni di terreno e hanno scoperto che i campi biologici si distinguono sia per i bassi livelli di nitrati sia per la capacità di legare e rilasciare nuovamente le sostanze nutritive. I campi convenzionali, e in particolare quelli concimati con liquame, presentavano quasi sempre livelli preoccupanti di nitrati e nitriti. La giuria ha ritenuto che l’argomento, il lavoro e i risultati meritassero il massimo riconoscimento possibile. Ora si va al concorso regionale a Kassel.

 

Troppo poco ossigeno nella scarpa

Morten Köhler, Benjamin Schul e Joshua Wieder, della classe 9, hanno cercato di capire perché i cuscinetti riscaldanti non funzionano negli scarponi da sci. I tre studenti avevano avuto i piedi freddi durante la gita sciistica alla Steinmühle e avevano notato che i cuscinetti riscaldanti per i piedi, che dovrebbero risolvere il problema, funzionano davvero male. Hanno approfondito la reazione chimica e, misurando tra l’altro le curve di temperatura e di ossigeno, hanno scoperto che negli scarponi da sci c’è semplicemente troppo poco ossigeno. Di conseguenza, la reazione desiderata si interrompe rapidamente.

Sotto la guida della prof.ssa Jutta Töhl-Borsdorf, hanno utilizzato sensori di temperatura controllati tramite smartphone e una sonda per l’ossigeno gestita da un Arduino. Le schede microcontrollore Arduino sono state introdotte per la prima volta alla Steinmühle da Malte Klimczak durante il corso facoltativo di tecnologia e qui sono state utilizzate anche per risolvere problemi di chimica. Anche questi tre studenti hanno conquistato il primo posto in chimica per il miglior progetto interdisciplinare e ora non vedono l’ora di partecipare alla competizione regionale a Darmstadt.

 

Come i coleotteri della farina “degradano” il polistirolo

Clara Müller, Marie Englert e Jennifer Weber, studentesse dell’undicesima classe, sotto la guida del dott. Dietmar von der Ahe, hanno cercato di capire se i batteri della flora intestinale delle larve del tenebrione molitor contribuiscano alla decomposizione del polistirolo. Le ragazze hanno osservato il comportamento alimentare delle larve del tenebrione (Tenebrio molitor) in diverse condizioni. Con metodi di biologia molecolare (PCR, isolamento del DNA genomico e mediante PCR, quantificazione del DNA con fotometro, elettroforesi su gel, sequenziamento del gene 16S RNA effettuato dalla società Eurofins Genomics, Ebersberg) hanno analizzato 230 diversi cloni batterici provenienti dalla flora intestinale delle larve per determinarne le relazioni filogenetiche e la capacità di degradare il polistirolo. Hanno così individuato diversi cloni batterici appartenenti alla famiglia delle Enterobacteriaceae in grado di degradare la plastica in una soluzione nutritiva. Il genoma di uno di questi cloni (clone n. 43) è stato completamente sequenziato (circa 6 milioni di coppie di basi) su incarico della società Eurofins Genomics, per poi cercare nel genoma le regioni codificanti per gli enzimi che potrebbero essere coinvolti nella degradazione dello stirene. Le studentesse hanno anche presentato un possibile meccanismo che spiega il processo chimico di degradazione dello stirene. Come premio speciale, il trio ha ricevuto un abbonamento annuale alla rivista specializzata «Bild der Wissenschaft».

 

Contatti con l’università grazie al concorso

Ronja Rosenkranz, della classe 13, ha convinto la giuria nella sezione di fisica. Ha studiato come si verificano i cambiamenti nella voce quando si respira elio. Gli studenti si sono posti questa domanda durante il corso NaUnt della classe 5 tenuto dalla prof.ssa Jutta Töhl-Borsdorf. Ronja si è subito resa conto che la spiegazione che si legge quasi ovunque è corretta solo in parte e che il fenomeno è molto più complesso di quanto si pensasse. Ha messo a punto diversi apparecchi sperimentali per andare a fondo della questione. La giuria ha sottolineato in particolare l’approccio molto scientifico con cui ha affrontato questo tema. Grazie al concorso sono nati subito dei contatti con l’Università di Marburg, così ora è stato possibile effettuare delle misurazioni nel reparto di foniatria. Il primo posto in fisica per questo progetto e il premio speciale per l’acustica significano per Ronja Rosenkranz anche la qualificazione per il concorso regionale a Darmstadt.

 

Cosa piace al lombrico

Nel concorso “Schüler experimentieren”, sotto la guida del dott. Dietmar von der Ahe, le giovani ricercatrici Teresa Dinges (classe 6b) e Sophia Rogosch (6c) hanno studiato i possibili effetti del lombrico sul suolo e sul clima. In questo progetto, le studentesse hanno analizzato attentamente il comportamento del lombrico locale Lumbricus terrestris e la sua interazione con i batteri del suolo. Ecco cosa hanno scoperto:

• il tipo di terreno che piace di più al lombrico
• quali caratteristiche del terreno evita (valore del pH, terreno calcareo, sabbioso, ecc.)
• che il lombrico produce nel terreno quantità significative di CO₂, un gas serra, interagendo con i batteri del suolo.
• che le famiglie di batteri presenti nel terreno sono diverse da quelle che si trovano nelle feci dei lombrichi.

 

L’ambiente della pelle di cavallo

Silas Krüger e Jan Vollmer (entrambi della classe 8c) volevano scoprire più da vicino la “vita sulla pelle dei cavalli”. Sotto la guida del dott. Dietmar von der Ahe, gli studenti hanno esaminato diverse zone della pelle di due cavalli (pelle, padiglione auricolare, naso, bocca) per verificare la presenza di batteri, il cosiddetto microbioma. Hanno così scoperto che il microbioma estivo è nettamente diverso da quello invernale, cioè in estate sulle diverse zone cutanee si trovano famiglie di batteri diverse rispetto all’inverno. Questo riflette le diverse funzioni della pelle in condizioni climatiche diverse.

 

All’insegna del motto “Jugend Forscht offre di più”, i vincitori del premio per i tutor dei singoli Länder si sono riuniti per un interessante viaggio di formazione dal 15 al 17 novembre 2019.
La dottoressa Jutta Töhl-Borsdorf, insegnante di Steinmühlen, ha ricevuto il premio per i tutor dell’Assia in occasione del concorso regionale «Jugend forscht» a Kassel. A Paderborn l’aspettava un programma variegato, a cui erano invitati anche gli ambasciatori e le ambasciatrici di «Jugend forscht» dei vari Länder. Oltre a punti programmatici interessanti dal punto di vista dei contenuti, c’era anche spazio e tempo a sufficienza per lo scambio tra colleghi in un’atmosfera rilassata.
È stato soprattutto interessante vedere quanto sia diversa l’organizzazione della partecipazione al concorso «Jugend forscht» da una scuola all’altra, a seconda anche delle condizioni e delle possibilità specifiche di ogni Land.
I nuovi contatti instaurati, insieme alle tante conversazioni stimolanti e alle idee raccolte, saranno sicuramente preziosi per l’ulteriore sviluppo dei progetti «Jugend Forscht» alla Steinmühle.

(Foto: i vincitori del premio per gli accompagnatori con gli ambasciatori dei Länder e le organizzatrici “sulla luna” al Museo Heinz-Nixdorf)