Das Jahr 2020 wird sicherlich weltweit als Corona-Jahr in die Geschichte eingehen. Ein Jahr, das uns gesellschaftlich und individuell viel abverlangt hat und dies immer noch tut. Wie alle Bereiche des privaten und öffentlichen Lebens war auch die Arbeit des MINT-Zentrums von den Auswirkungen der Pandemie stark betroffen. Trotzdem haben wir es geschafft, mit insgesamt 11 Projekten beim 13. Regionalwettbewerb Hessen Bergstraße von Jugend forscht und Schüler experimentieren, die erstmalig in der Geschichte alle Online stattfanden, an den Start zugehen. Bei der Online Preisverleihung am Montag, den 1. März 2021 wurden die Sieger in den 14 verschiedenen Sparten gekürt, wobei die Jungforscher*innen des MINT-Zentrums am Schuldorf Bergstraße insgesamt neun Mal den 1. Platz belegen.
In der Sparte Arbeitswelt von Schüler experimentieren konnten Jonathan Biel, Lukas Bel und Vincent Stille mit Ihrem Projekt „Es werde Licht“ den 1. Platz erreichen. Die Idee der drei Jungforscher: Mit einem Parabolspiegel soll Sonnenlicht auffangen werden, das dann über einen im Brennpunkt des Spiegels sitzenden Glasfaserstrang in das Innere von Gebäuden geleitet wird. Diese zusätzliche Lichtquelle soll an sonnenreichen Tagen die klassische elektrische Beleuchtung ergänzen, wodurch vor allem bei großen Gebäuden, wie z.B. Supermärkten oder Baumärkten, elektrische Energie eingespart werden kann. Die drei Jungforscher bauten ein voll funktionsfähiges Modell, mit dem sie die Jury bei der Onlinebefragung überzeugen konnten. Zusätzlich erhielten sie den Sonderpreis Energiewende.
Der elfjährige Filip Helfrich baute eine "CO2-Ampel für das Klassenzimmer". In Corona-Zeiten muss der Lüftungsstatus eines Raums, gerade auch eines Klassenzimmers, in dem viele Menschen aus verschiedenen Haushalten zusammenkommen, überwacht werden. Weil die Virenkonzentration messtechnisch leider schwer zugänglich ist, hat Filip den Gehalt an Kohlenstoffdioxid überwacht. Die Konzentration dieses Gases in der Ausatemluft ist viel höher ist als in frischer Luft. Somit kann man den Anteil der Ausatemluft in der Raumluft bestimmen und so darauf achten, dass dieser nicht zu groß wird, um dadurch das Ansteckungsrisiko, falls sich eine infizierte Person im Raum befindet, niedrig zu halten. Filip hat dazu Messungen während einer Konferenz an der Arbeitsstelle seiner Mutter durchgeführt und untersucht, wie sich die Personenzahl und das Öffnen der Fenster auf den CO2-Gehalt in der Luft auswirkt. Filip hat sich damit den 3. Preis in der Sparte Technik bei Schüler experimentieren und einen Sonderpreis für Projekte zur Förderung der Gesundheit von Kindern und Jugendlichen der Renate und Klaus Zimmer Stiftung gesichert.
Jonathan Kurz beschäftigte sich ebenfalls mit der Luftqualität, und zwar mit der Frage, wie man gesundheitsgefährdenden Feinstaub aus der Luft entfernen kann. In seinem Projekt "Luftreinigung mit elektrisch geladenen Wassertropfen" baute er einen Kelvingenerator, der elektrisch geladene Wassertröpfchen erzeugt und versprüht. Dieses Gerät ist zwar schon lange bekannt, aber Jonathan hat als erster die Idee verfolgt, es als Luftreiniger einzusetzen. Aus zwei Gründen kam es für diese Aufgabe in Frage: Zum einen versprühen die mit einem Kelvingenerator hergestellten Tröpfchen sehr fein, da sich gleichnamige Ladungen abstoßen. Zum anderen tragen auch Staubpartikel oft eine elektrische Ladung und lassen sich so gut von anders geladenen Wassertröpfchen binden. Erste Messergebnisse von Jonathan mit einem Feinstaubsensor verliefen vielversprechend. Der Jury der Sparte Technik bei Schüler experimentieren war seine Arbeit einen 2. Platz wert, außerdem erhielt er den Sonderpreis Umwelttechnik der Deutschen Bundesstiftung Umwelt.
Ben Schnorrenberger von der Melibokusschule Alsbach hat sich in der AG MINT Zentrum schon immer vor allem mit Pflanzen beschäftigt. Doch welche Lichtquellen eignen sich für die Anzucht im Labor am besten? Müssen es teure Pflanzenleuchten sein oder reichen auch günstige Leuchtstoffröhren? Dieser Frage ging Ben mit viel Forschergeist, Geduld und einer Vielzahl an sehr genauen Messungen in seiner Arbeit „Wirkung verschiedener Lichtquellen auf das Pflanzenwachstum“ nach. Die Untersuchung der Lichtspektren seiner Leuchten runden das Bild der Arbeit ab, die er souverän den Juroren präsentiert hat. Mit Spannung warten wir auf den Fortschritt seiner Arbeit, die mit dem 1. Platz in der Sparte Biologie von Schüler experimentieren ausgezeichnet wurde. Darüber hinaus wurde er mit dem Sonderpreis Nachwachsende Rohstoffe geehrt.
„Licht ist etwas Faszinierendes und genauso dessen Veränderung durch Filter und Prismen. Wir wollen herausfinden, wie sich das Licht verhält, wenn es durch einen selbst gezüchteten Kristall geleuchtet wird. Dazu brauchen wir einen "perfekten" Kristall und einen Aufbau, um das Licht, das durch den Kristall geschickt wird, messen zu können“. So beschreiben Fabian Sotonica und Tom Lippok den Ausgangspunkt zu ihrem Projekt „Kristall Klar“. Viele unterschiedliche Versuchsaufbauten wurden ausprobiert und haben gezeigt, dass die Züchtung dieser besonderen Kristalle gar nicht so einfach ist. Die ersten Kristalle konnten mittlerweile auch schon auf ihre spektrale Durchlässigkeit hin untersucht werden und versprechen spannende Einsatzmöglichkeiten in optischen Geräten. Diese Arbeit in der Sparte Chemie von Schüler experimentieren wurde mit dem 1. Platz ausgezeichnet. Zusätzlich erhielten die beiden Jungforscher den Sonderpreis Chemie.
Mit "Aromatherapie statt Antibiotikaschwemme?" hat Muriel Heitsch einen neuen Essay entwickelt, um mithilfe des Spektrophotometers die antibakterielle Wirksamkeit ätherischer Öle am Beispiel von Escherichia coli zu quantifizieren. In diesem „Flüssighemmtest“ konnte sie die antibakterielle Wirksamkeit der ätherischen Öle aus Thymian, Oregano, Zitrone, Ingwer und Lavendel im direkten Vergleich zu den nachweislich bakterizid wirkenden Antibiotika Cefurox und Kupfer(II)-nitrat auf ihre Wirksamkeit gegen Escherichia coli testen. Ein unabhängiger Zwei-Stichproben-t-Test wurde durchgeführt, um ausschließen zu können, dass die Unterschiede zwischen den Versuchsreihen durch Zufall entstanden waren. Von allen getesteten Ölen war das aus Lavendel antibakteriell am wirksamsten, teilweise sogar mehr als die Positivkontrollen mit Kupfer(II)-nitrat und Cefurox. Die Jury vergab Muriel für Ihr Projekt den 1. Platz in der Sparte Biologie von Jugend forscht und verlieh ihr darüber hinaus den Sonderpreis Projekte zur Förderung der Gesundheit von Kindern und Jugendlichen der Renate und Klaus Zimmer Stiftung.
Josh Ronald hat sich mit "Radiofrequenzstrahlung - Akzelerator für Wachstum?" beschäftigt, indem er die Auswirkung von Radiofrequenzstrahlung durch Smartphones auf einfache Organismen untersuchte. Mithilfe seiner selbst gebauten, strahlungsabgeschirmten Faraday’schen Käfige konnte er reproduzierbar zeigen, dass die Smartphone-Strahlung Keimung und Wachstum von Bohnen- und Kressesamen sowie Darm- und Hautbakterien beschleunigt. Die Höhe der Wachstumssteigerung fällt je nach Organismus unterschiedlich aus, was durch eine artspezifische Strahlungssensitivität erklärt werden könnte. Josh Ronald konnte auch ausschließen, dass der wachstumssteigernde Effekt durch eine Erhöhung der Temperatur aufgrund einer potenziellen Abstrahlwärme des Smartphones hervorgerufen wird. Die Pflanzensamen betreiben unter Smartphone-Strahlung verstärkt Zellatmung als Energiequelle, da eine erhöhte Kohlenstoffdioxidabgabe sowie ein vermehrter Abbau von Stärke zu Glucose nachgewiesen werden konnte. Josh wurde, wie schon im letzten Jahr, für sein Projekt mit dem 1. Platz in der Sparte Biologie von Jugend forscht belohnt.
Einen weiteren 1. Platz in der Sparte Biologie belegte das Projekt „Neu oder Second-Hand - Was ist der Trend bei Hummeln?“. In dem Gemeinschaftsprojekt zwischen dem MINT-Zentrum, der TU-Darmstadt und der Friedrich-Ebert-Schule Pfungstadt beobachteten die Schülerinnen Emily Hennemann, Anouk Hock, Clara Steidele und Antonia Drott, ob Hummeln eine Blütenpräferenz zeigen. Sie gaben den Hummeln zwei verschiedene Wahlmöglichkeiten: Bereits von anderen Hummeln beflogene und saubere Blüten. Aus den Ergebnissen des Experiments konnten sie schlussfolgern, dass bei Hummeln, die zum ersten Mal am Versuch teilnehmen, eine Präferenz für bereits beflogene Blüten feststellbar ist, während die Hummeln im zweiten Durchlauf keine Blütensorte mehr präferieren. Mit dem gewonnenen Wissen konnten sie sich ein besseres Bild des Sozial- und Sammelverhaltens von Hummeln verschaffen. Zusätzlich erhielten die vier Jungforscher*innen einen Sonderpreis.
Zu viel Nitrat im Grundwasser ist ein Problem, das in den vergangenen Jahren immer mehr Aufmerksamkeit gewinnt. Ein Problem, das auch durch das Einbringen von Stallmist und Gülle in der Landwirtschaft entsteht, da überschüssige Nährstoffe schnell ausgewaschen werden. ‚Können Mikroalgen diese überschüssigen Nährstoffe aufnehmen, damit sich die Gefahr des Auswaschens in das Grundwasser verringert, und gleichzeitig als Langzeitdünger wirken?‘, fragen sich Anisha Rajendra Kumar und Taehee Kim in ihrer Arbeit ‚Nitrate Trap‘. Mit einem ausgeklügelten Anzuchtsystem und einem herausragenden Vortrag überzeugten sie die Juroren in der Sparte Biologie und wurden mit dem 1. Platz sowie dem Sonderpreis Umwelttechnik geehrt.
Standortsbestimmung ist damals wie heute ein wesentlicher Bestandteil jeglichen Reisens. Zu diesem Zweck wurden über die Jahrhunderte Lösungsansätze entwickelt. Jedoch bereitete die Bestimmung des Längengrads Schwierigkeiten. Marc Lippok, Jonas Riemann und Tim Jaeger haben dieses Problem mit ihrem ambitionierten Projekt „CoLoS – Compute Location System“ gelöst. Das Prinzip: Durch die Uhrzeit und den Sonnenstand kann der geographische Standort mathematisch berechnet werden. Dazu muss der Anwender nur die Sonne mit seiner Smartphone-Kamera anpeilen (ein neuronales Netz erkennt dabei die Sonne). Anschließend berechnet die selbst programmierte „CoLoS“ - App den Standort des Benutzers. Für dieses sehr ambitionierte und mathematisch anspruchsvolle Projekt erhielten die drei Jungforscher erneut den 1. Platz in der Sparte Mathematik & Informatik von Jugend forscht. Zusätzlich erhielten Marc, Jonas und Tim den Sonderpreis Qualitätssicherung durch zerstörfreie Prüfung.
Schwelbrände in Zügen und Flugzeugen können schwerwiegende Folgen haben. Daher setzte sich Konstantin Bachem und Sören Bender zum Ziel, ein System zu entwickeln, welches mit flächendeckend verteilten Temperatursensoren kritische Stellen zuverlässig überwacht. Um die Reaktionszeit so weit wie möglich zu senken, werden die gemessenen Daten in ihrem Projekt „TempWarn - Ein dezentrales Temperatursensor-Messsystem“ sowohl maschinell als auch von Menschen ausgewertet. Als Netzwerkgrundlage setzten die beiden Jungforscher weiterhin auf einen CAN-Bus, da dieses digitale System minimales Gewicht sowie maximale Zuverlässigkeit liefert. Wie auch im letzten Jahr zeichnete die Jury das Projekt mit dem 1. Platz in der Sparte Technik von Jugend forscht aus. Weiterhin erhielten Konstantin und Sören den Sonderpreis Thinking Safely.
Neben den hervorragenden Leistungen unserer Schüler*innen soll an dieser Stelle aber nicht der engagierte Einsatz unserer Projektbetreuer*innen und ehrenamtlichen Helfer*innen in der AG MINT-Zentrum vergessen werden. Der besondere Dank gilt daher Herrn Dr. Averbeck, Herrn Binzer, Frau Dr. Haag-Kerwer, Herr Haxel, Herrn Dr. Jost, Frau Dr. Leidert, Herrn Mencía Martínez, Frau Müller-Ahlheim, Herrn Netzer, Frau Oßwald, Herrn Schabel, Herrn Zimmer, und Frau Bartholomä. Stellvertretend für die fantastische Arbeit der Projektbetreuer*innen wurden Herr Dr. Jost und Frau Dr. Haag-Kerwer als engagierter Projektbetreuer ausgezeichnet.
Da sich alle ersten Plätze für die Teilnahme an dem Landeswettbewerb in Kassel, vom 26. - 27.03.2021 (Schüler experimentieren) bzw. in Darmstadt vom 31.03. - 01.04.2021 (Jugend forscht) qualifiziert haben, heißt es nun, für alle neun Projekte des MINT-Zentrums die Daumen zu drücken.
Matthias Haxel
(Leiter AG MINT-Zentrum am Schuldorf Bergstraße)