Ein Team von Forschenden der Universität Potsdam und des Helmholtz-Zentrum
Berlin (HZB) hat ein Messverfahren entwickelt, um Bodenproben mit
Neutronen und Röntgenlicht zu analysieren und daraus 3D-Tomographien zu
erstellen: Dies ermöglicht es erstmals, Mikroplastik im Boden genau zu
lokalisieren. Die 3D-Tomographien zeigen, wo sich die Partikel im Boden
einlagern und wie sich dadurch Strukturen im Boden verändern – was sich
wiederum auf Wasserflüsse und Bodeneigenschaften auswirken kann.

Mikroplastik zählt zu den großen Umweltbelastungen unserer Zeit. Einen
besonders großen Anteil liefert der Straßenverkehr: Allein der Abrieb von
Reifen soll in Deutschland jährlich rund 100.000 Tonnen Mikroplastik
erzeugen, dazu kommen Partikel aus Kunstrasen, Kosmetika, Kleidung und
Waschpulvern, Einwegmasken, Plastiktüten und anderer Abfall, die in der
Natur landen. Doch was passiert mit diesen Partikeln dann in
unterschiedlichen Böden? Zerbrechen sie in immer kleinere Teile, werden
umgelagert und weitertransportiert?
Natürlich wird dies bereits untersucht. Bisher wird dafür eine Bodenprobe
in einer schweren Salzlösung aufgeschwemmt, woraufhin sich die einzelnen
Bestandteile nach Dichte trennen: Plastik sowie organische Partikel
schwimmen oben, während mineralische Partikel absinken. Das Gemisch aus
organischem Material und Plastikpartikeln wird anschließend zum Beispiel
mit Wasserstoffperoxid behandelt, wobei sich die organischen Bestandteile
zersetzen und die Mikroplastikpartikel übrigbleiben sollen. Bei diesem
Verfahren lassen sich zwar Menge und Art des Mikroplastik in einer
Bodenprobe ermitteln, allerdings gehen Informationen darüber verloren, wo
genau sich diese Partikel im Boden ansammeln und einlagern und ob sie
Strukturen im Boden verändern.

Die 3D-Tomographie mit Neutronen und Röntgen

Prof. Sascha Oswald (Uni Potsdam) und Dr. Christian Tötzke (Uni Potsdam
und HZB) haben eine Methode entwickelt, mit der sich diese Fragen
beantworten lassen, und diese in einer aktuellen Studie vorgestellt. Dafür
arbeiteten sie eng mit dem Team um Dr. Nikolay Kardjilov (HZB) zusammen,
dessen Expertise in den Aufbau eines einzigartigen Messplatzes am Institut
Laue-Langevin, Grenoble, geflossen ist: Dort lassen sich Proben zeitgleich
mit Neutronen und Röntgenstrahlung analysieren und 3D-Tomographien mit
beiden Methoden erstellen, ohne die Probe dabei zu verändern. Während die
Neutronen insbesondere organische und synthetische Partikel sichtbar
machen, zeigt die Röntgentomographie die mineralischen Partikel und die
Struktur, die sie miteinander bilden.

Methode an vorbereiteten Bodenproben überprüft

Um die Methode zu testen, stellte Tötzke eine Reihe von Bodenproben aus
Sand, organischen Bestandteilen wie Torf oder Holzkohle sowie künstlichen
Mikroplastikpartikeln her. In einer weiteren Messreihe untersuchte er, wie
schnellwachsende Lupinen mit ihren Wurzeln die Bodenproben durchdringen
und ob Wurzeln dabei auf das Mikroplastik sichtbar reagieren.
In den Neutronentomographien sind die Mikroplastik-Partikel, aber zum Teil
auch die organischen Bestandteile zu erkennen. Die Röntgentomographie
hingegen offenbart die Anordnung der Sandkörner, während die organischen
und Plastik-Partikel nur als diffuse Leerstellen sichtbar sind.
Übereinander gelegt ergibt sich so ein vollständiges Bild der Bodenprobe.
Daraus lassen sich Größe und Form der Mikroplastikpartikel, aber auch die
Veränderung der Bodenstruktur durch das eingelagerte Mikroplastik
abschätzen.
„Diese Methode ist natürlich aufwendig, aber sie ermöglicht es erstmals zu
untersuchen, wo sich Mikroplastik einlagert und wie sich dadurch der Boden
verändert“, erläutert Tötzke. So analysierte er auch den sandigen Boden
aus einem Acker bei Beelitz, einem typischen Spargelanbaugebiet in
Brandenburg, in die er Stücke von Mulchfolie mischte. Auch in der Praxis
gelingt es meist nicht, die Mulchfolien nach der Ernte rückstandslos vom
Acker zu entfernen. Verbleibende Folienreste werden dann beim Umpflügen in
tiefere Bodenschichten eingetragen „Es ist uns gelungen zu zeigen, dass
Fragmente solcher Plastikfolien den Wasserfluss im Boden verändern können.
Mikroplastikfasern erzeugten hingegen kleine Risse in der Bodenmatrix“,
sagt Tötzke. Bislang lässt sich nicht vorhersagen, wie sich dies auf die
hydraulischen Eigenschaften des Bodens auswirkt, zum Beispiel auf die
Fähigkeit, Wasser zu speichern. „Da mit dem fortschreitenden Klimawandel
Dürren und Starkregen wahrscheinlicher werden, ist es dringend notwendig,
diese Fragen zu beantworten. Das müssen wir nun systematisch untersuchen“,
sagt Tötzke.

Gelungene Transferveranstaltung der Hochschule für Wirtschaft und
Gesellschaft Ludwigshafen (HWG LU) in Kooperation mit der IHK Pfalz, der
MRN GmbH und der Stadtverwaltung Ludwigshafen mit Förderung durch das
Ministerium für Wissenschaft und Gesundheit Rheinland-Pfalz (MWG RLP) –
Karoline Gönner, MWG-Referatsleiterin für Wissenstransfer an Hochschulen:
„Transfer ist zentral für jede moderne Hochschule, eine
Querschnittsaufgabe, die in allen Bereichen mitzudenken ist und leistet
einen wichtigen Beitrag zur Behebung des Fachkräftemangels.“

Am 10.11.2023 lud das Zentrum für Forschung und Kooperation (ZFK) der
Hochschule für Wirtschaft und Gesellschaft Ludwigshafen (HWG LU) gemeinsam
mit seinen Partnern alle kooperationsinteressierten Unternehmen und
Organisationen der Region zur Transferveranstaltung „Kopf sucht Köpfe““
ans hochschulzugehörige Ostasieninstitut ein. Im Mittelpunkt des Treffens
standen die Fragen: Welche unterschiedlichen Kooperationsformen bietet die
HWG LU für regionale Unternehmen sowie staatliche oder
zivilgesellschaftliche Organisationen an? Wie kommen transferinteressierte
Unternehmen und Institutionen mit der Wissenschaft und zukünftigen
Absolvent*innen in Kontakt? Wer hilft schnell, kompetent und unkompliziert
bei Problemstellungen aus den Themenbereichen Wirtschaft und Gesundheit
weiter? Und inwiefern profitieren Unternehmen wie Hochschule von solchen
Transferprojekten?

Antworten auf diese und viele weitere Fragen lieferten kurz und bündig im
ersten Teil die Impulsvorträge, die anschaulich die ganze Spannbreite an
Transfermöglichkeiten von der Bachelorarbeit über Lehr-Forschungsprojekte
bis hin zu klassischer Auftragsforschung und großen Drittmittelprojekten
an konkreten Beispielen vorstellten: So präsentierten u.a. Daniel Meyer,
Chief Digital Officer der Stadt Ludwigshafen am Rhein und Prof. Dr. Frank
Thomé gemeinsam eine Masterarbeit aus dem Bereich Wirtschaftsinformatik:
Unter dem Titel „Einsatzmöglichkeiten Digitaler Zwillinge für Smart Cities
am Beispiel der Stadt Ludwigshafen“ wurde hier in nur sechswöchiger
Bearbeitungszeit ein Plattformkonzept inklusive Machbarkeitsstudie für ein
Smart City Dash Board entwickelt.

Einblick in das gemeinsame Lehr-Forschungsprojekt „Generative KI@BASF“ gab
anschließend Markus Wunder, BASF Workforce Enablement, der gemeinsam mit
zwei Studierenden vorstellte, inwiefern Künstliche Intelligenz beim
Bürokratieabbau helfen kann. In dem von Prof. Dr. Stefan Lacher geleiteten
Projekt hatten sich studentische Kleingruppen intensiv mit der
Automatisierung repetitiver Dokumentationsaufgaben wie Protokollen
beschäftigt und neben der Formulierung klarer Arbeitsanweisungen an die KI
auch ein Handbuch für die Mitarbeiterschaft entwickelt – „ein wichtiger
Impuls und zum damaligen Zeitpunkt auch ein kompetitiver Vorteil“, so
Wunder.

Aus dem Bereich Gesundheitsökonomie stellte Prof. Dr. Elke Raum gemeinsam
mit Dr. Stefan Edinger, stellvertretender Leiter Strategische
Unternehmensentwicklung der AOK Rheinland-Pfalz/Saarland, ein Lehr-
Forschungsprojekt vor, das sich mit dem Thema Transition, der
Übergangsphase vom Kind zum jungen Erwachsenen, beschäftigt: Es galt, das
Konzept einer digitalen Plattform für junge Menschen mit Asthma Bronchiale
oder Diabetes Typ 1 zu entwickeln, die der kinder- und jugendmedizinischen
Betreuung langsam entwachsen. „Der frische Blick von außen und die Nähe
der Studierenden zur Zielgruppe haben uns wichtige neue Impulse
geliefert“, freute sich Dr. Stefan Edinger.

Ein Beispiel für klassische Auftragsforschung lieferte dann Prof. Dr.
Stephan Weinert vom Fachbereich Marketing und Personalmanagement, der im
Auftrag der Vodafone University deren Personalentwicklungs-Webseite
genauer unter die Lupe nahm. Ausgangsfragestellung: Warum wird diese
Website von den Mitarbeitenden nicht so gut angenommen wie erhofft und wie
kann man das ändern? „Hochschulen sind keine Unternehmensberatung und
wollen keine Produkte verkaufen. Sie beraten neutral und nach
wissenschaftlichen Standards und bieten zudem ein attraktives Aufwand-
Nutzen-Verhältnis“, summierte Weinert.

Anschließend informierte Marc Brandt vom hochschulzugehörigen Institut für
Beschäftigung und Employability (IBE) über „InSkills2Go“, einem vom
Bundesministerium für Arbeit und Soziales im Rahmen der nationalen
Weiterbildungsstrategie der Bundesregierung geförderten
Drittmittelprojekt, das kleinen und mittelständischen Unternehmen
Unterstützung im Weiterbildungsdschungel bietet. Die Entwicklung eines IT-
Tool zur strategischen Personalplanung und zur individuellen
Kompetenzbedarfsanalyse, einer Weiterbildungsdatenbank inklusive Suche-
Biete-Plattform, Netzwerkveranstaltungen und Beratung umfassen dieses
Projekt. Neben dem IBE ist ein Konsortium aus Wissenschaft und den
Arbeitgeberverbänden der Metall und Elektrobranche sowie der chemischen
Industrie beteiligt.

Zum Abschluss der Vortragsrunde stellte Philipp Tachkov vom Institut für
Management und Innovation (IMI) der HWG LU das vom Bundesministerium für
Ernährung und Landwirtschaft geförderte Projekt „BrotWert“ vor. Dieses
setzt auf crossmediale Verbraucherkommunikation für Bäckereikundschaft, um
die Wertschätzung hochwertiger Brot- und Backwaren zu steigern und
Lebensmittelverschwendung zu verringern. Das Projekt in Zusammenarbeit mit
dem mittelständischen Unternehmen Bäcker Görtz GmbH, Ludwigshafen am
Rhein, wird durch den Zentralverband des Deutschen Bäckerhandwerks e.V.
unterstützt und läuft noch bis September 2024.

Anmoderiert vom humanoiden Roboter Nao, einem Kooperationsprojekt des
Studiengangs Wirtschaftsinformatik mit der Stadtbibliothek Ludwigshafen,
stellten sich bei der darauf folgenden Podiumsdiskussion Peter Johann,
Geschäftsführer der Metropolregion Rhein-Neckar GmbH; Dr. Tibor Müller,
Hauptgeschäftsführer der IHK Pfalz; Hochschulpräsident Prof. Dr. Gunther
Piller; Prof. Dr. Rainer Völker, wissenschaftlicher Leiter des
hochschulzugehörigen Instituts für Management und Innovation (IMI), Martin
Faust, Leiter Rehabilitative Versorgung bei der AOK Rheinland-
Pfalz/Saarland und Daniel Meyer, Chief Digital Officer der Stadt
Ludwigshafen den Fragen von Moderatorin Dr. Katharina Klüver-Beck.

Ihr Fazit: Von kooperativen Projekten zwischen Hochschulen und Unternehmen
profitieren alle Seiten. Wichtige Erfolgsfaktoren für eine gelungene
Zusammenarbeit sind Gespräche auf Augenhöhe, klare Zielsetzung, eine gute
Vorbereitung auf Unternehmensseite und konkrete Ansprechpersonen auf
beiden Seiten. „It`s all about people“, brachte es Peter Johann von der
MRN auf den Punkt. Zudem sei es wichtig, dass die Hochschule ihre Angebote
transparent mache und auch strukturelle Unterstützung liefere.
Grundsätzlich passe die HWG LU mit ihren Schwerpunkten in Wirtschaft und
Gesellschaft sehr gut zur Metropolregion und den hier ansässigen
Unternehmen und Institutionen, ergänzte Hochschulpräsident Gunther Piller.
„Dass die Hochschule in Ludwigshafen kein unzugänglicher Elfenbeinturm
ist, hat die Veranstaltung gezeigt“, zog auch Dr. Tibor Müller von der IHK
Pfalz zufrieden Bilanz. Jetzt gelte es nur noch, die KMU zu motivieren mit
der Hochschule in Kontakt zu treten – der Zeitpunkt für eine Aufnahme der
Zusammenarbeit sei günstig, so Müller. Eine Bitte adressierte Johann zum
Abschluss noch ans MWG RLP: Für die Metropolregion Rhein-Neckar mit drei
Bundesländern sei eine bundeslandübergreifende Förderung essentiell.

Auf dem „Markt der Möglichkeiten“ stellten sich anschließend
transferstarke Einrichtungen und forschungsstarke Protagonisten der
Hochschule vor und standen den Gästen Rede und Antwort:

- Prof. Dr. Elke Raum / Prof. Dr. Eveline Häusler: Fragestellungen von
Unternehmen der   Gesundheitsbranche
- Prof. Dr. Frank Thomé / Prof. Dr. Johannes Kals: Smart Energy Management
im Rahmen der Nachhaltigkeit
- Pof. Dr. Stefan Bongart: Tool-gestützter Wirtschaftslichkeitsvergleich
von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben
- Prof. Dr. Elmar Günther: Strategisches Marketing und Customer Value &
Business Modelling
- Prof. Dr. Maximilian Coblenz / Prof. Dr. Klaus Freyburger: Data Science,
Maschinelles Lernen / KI, Big Data, Simulation / statistische Methoden für
kleine Stichproben
- Prof. Dr. Manuel Vermeer / Prof. Dr. Frank Rövekamp / Prof. Dr. Barbara
Darimont: Fragestellungen von Unternehmen zu China, Japan, Korea und ggf.
Indien
- Prof. Dr. Stefan Lacher: Innovation Management
- Prof. Dr. Stephan Weinert: Personalthemen
- Prof. Dr. Christina Stadler: Entrepreneurship/Gründung
- Prof. Dr. Laura Ehm: Weintourismus und Social Media Marketing
- Prof. Dr. Dieter Thomaschewski / Prof. Dr. Rainer Völker / Philipp
Tachkov: Institut für Management und Innovation (IMI)
- Marc Brandt: Institut für Beschäftigung und Employability (IBE)
- Dr. Andrea Kuhn: Forschungsnetzwerk Gesundheit
- Sabine Tarulli: Deutschlandstipendium
- Holger Roßberg:  EMPOWER - Kooperation leben und Innovation gestalten
- Prof. Dr Gerhard Raab - Verhaltenswissenschaftliches Forschungslabor
- Bettina Stier: WirtschaftsEntwicklungGesellschaft Ludwigshafen am Rhein
mbH (W.E.G)

Jan Lützelberger hat am Institut für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der
Hochschule Coburg die Grundlagen für ein neues medizintechnisches
Verfahren entwickelt: Bei Hüftprothesen sollen Schallwellen helfen, die
Schnittstelle zwischen Knochen und Implantat zu analysieren um eine
Implantatlockerung frühzeitig zu erkennen. Für seine Bachelorarbeit im
Studiengang Technische Physik erhält er nun den Georg-Simon-Ohm-Preis der
Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG).

Weniger Schmerzen, mehr Beweglichkeit: Ein künstliches Hüftgelenk schenkt
Patientinnen und Patienten Lebensqualität. Doch bei zehn Prozent der
Patient:innen mit einem künstlichen Hüftgelenk treten in den ersten Jahren
nach der Implantation Komplikationen auf. Der Grund: eine Lockerung des
Implantats durch Spaltbildung zwischen Knochen und Prothese, die im
Frühstadium mit konventionellen Methoden nur schwer zu diagnostizieren
ist. Häufig wird diese frühzeitige Lockerung durch Bakterien verursacht,
die sich in der Knochen-Implantat-Schnittstelle als Biofilm ansiedeln und
zu schweren Infektionen führen können. Die Patient:innen müssen dann
erneut operiert und aufwendig behandelt werden. Schmerzen und Spätfolgen
lassen sich verhindern, wenn die Spaltbildung frühzeitig erkannt wird.
Dafür fand der Coburger Student Jan Lützelberger im Rahmen seiner
Bachelorarbeit einen neuen Ansatz zur Früherkennung und Analyse.

Im Studiengang Technische Physik entwickelte Lützelberger am Institut für
Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg ein
ultraschallbasiertes Messverfahren. Damit lässt sich der sehr dünne Spalt
zwischen Knochen und Prothese vermessen. „Das Ultraschall-Messverfahren,
das wir am ISAT entwickelt haben, ist nicht-invasiv. Das heißt, dass kein
Gewebe verletzt werden muss und der Patient bei der Anwendung keine
Schmerzen hat“, erklärt Lützelberger. Für seine Abschlussarbeit holte er
sich auch Expertise aus der Medizin ein und arbeitete eng mit Orthopäden
aus dem Regiomed-Klinikum in Coburg zusammen. Jetzt freut er sich über
eine besondere Würdigung: Jan Lützelberger wird mit dem Georg-Simon-Ohm-
Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft ausgezeichnet. Die größte
physikalische Fachgesellschaft der Welt vergibt diesen Preis jedes Jahr
für eine herausragende Arbeit an einen Studierenden der physikalischen
Technik oder verwandter Studiengänge.

Prof. Dr. Klaus Stefan Drese, der die Arbeit als einer der Leiter des ISAT
betreut hat, freut sich mit seinem Studenten. Drese hebt Lützelbergers
„außerordentliches experimentelles Geschick“ hervor und betont, dass
dieses Thema gleichzeitig ein tiefes theoretisches Verständnis erfordere:
„Jan Lützelberger ist es gelungen, beides in Einklang zu bringen und er
hat damit die Grundlage für den Transfer von hochpräziser Messtechnik in
eine medizintechnische Anwendung geschaffen.“

Lützelberger hat ein bekanntes analytisches Modell der Reflexion von
Schallwellen in einem Dreischichtsystem auf die Knochen-Implantat-
Schnittstelle angepasst und erweitert. Eine besondere Herausforderung
stellte die Wahl der Messmethodik dar. Das Verfahren wurde sowohl an
idealisierten Testsystemen als auch an einem realitätsnahen Knochen-
Implantat-System erfolgreich zur Schichtdickenbestimmung im Bereich von
200 Mikrometern bis zwei Millimetern eingesetzt.  „Es bietet das
Potenzial, die Diagnostik einer Prothesenlockerung im Frühstadium deutlich
zu verbessern und gegebenenfalls auch die Bildung eines bakteriellen
Biofilms zu erkennen“, sagt Drese. Dazu seien nun weitere Optimierungen
und Anpassungen sowie weiterführende experimentelle Tests notwendig. Und
damit beschäftigt sich Lützelberger auch im Masterstudium. Der Student,
der an der Hochschule Coburg auch für sein vielfältiges soziales
Engagement bekannt ist, experimentiert und forscht auch nach seinem
Bachelorabschluss in Coburg und am ISAT. Er hat sich für den
Masterstudiengang Simulation und Test entschieden: ideal, um die
Hüftprothesen-Sensorik weiterzuentwickeln.

Studieren in Coburg
Wer sich für ein Bachelor- oder Masterstudium an der Hochschule Coburg
interessiert, kann sich ab jetzt hier für das Sommersemester 2024
anmelden: https://www3.primuss.de/cgi-
bin/bew_anmeldung_v2/index.pl?Session=&FH=fhc&Email=&Portal=1&Language=