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Getreidepflanzen nutzen ihre Abwehrstoffe multifunktional gegen verschiedene Schädlinge

Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Bern (Schweiz), des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie und ihren Partnern hat die Multifunktionalität von Benzoxazinoiden in Weizen charakterisiert. Benzoxazinoide wirken einerseits als Giftstoffe gegen Schmetterlingsraupen, regulieren aber auch Abwehrprozesse gegen Blattläuse. Als Schalter zwischen diesen unterschiedlichen Funktionen identifizierten die Forscher ein Methyltransferase-Enzym, das über Raupenfraß aktiviert wird und das es Weizenpflanzen ermöglicht, ihre Abwehr auf den jeweiligen Befall einzustellen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Industrielle Ausgangsstoffe biologisch produzieren

Die Industrie verbraucht große Mengen Erdöl, um daraus Ausgangsstoffe für Medikamente, Kosmetik, Kunststoffe oder Lebensmittel herzustellen. Diese Prozesse kosten jedoch viel Energie und erzeugen Abfall. Nachhaltiger sind biologische Verfahren mit Enzymen. Die Eiweißmoleküle können unterschiedlichste chemische Reaktionen katalysieren, ohne Hilfsstoffe oder Lösungsmittel zu verbrauchen. Jedoch sind sie teuer und daher bislang ökonomisch unattraktiv. Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein neues Biomaterial entwickelt, das den Einsatz der Enzyme stark vereinfacht. Die Ergebnisse stellen sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie vor (DOI: 201810331).
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Supermikroskop beobachtet Lithium-Atome auf Wanderschaft – Einblicke in Minibatterie aus Graphen

Man kann es schlicht und einfach eine Sensation nennen, was hier Wissenschaftlern aus Stuttgart, Ulm und Dresden gelungen ist. Mit Hilfe des Supermikroskops SALVE konnten sie in atomarer Auflösung zeigen, wie sich Lithium-Ionen bei elektrochemischen Be- und Entladungsprozessen verhalten. Sie haben damit nachgewiesen, wie die reversible Lithium-Aufnahme in einer Nanozelle abläuft, die lediglich aus einer Doppellage Graphen besteht. Veröffentlicht wurden diese für die Batterieforschung hochrelevanten Ergebnisse jüngst im renommierten Wissenschaftsjournal Nature.
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Was Froschzungen klebrig macht

Forschungsteam aus den USA, Dänemark und Kiel untersucht die chemischen Haftmechanismen von Froschzungen
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Wie Wasserflöhe ihre Fressfeinde detektieren

Wasserflöhe der Gattung Daphnia erkennen über chemische Substanzen, ob ihre Fressfeinde, die Büschelmückenlarven, in der Nähe jagen. Falls ja, bilden sie Verteidigungen aus, die sie schwerer fressbar machen. Die Signalmoleküle, die diese Erkennung ermöglichen, haben Biologen und Chemiker der Ruhr-Universität Bochum, der Universität Duisburg-Essen und der University of Birmingham nun identifiziert. Es handelt sich um einen Cocktail von Substanzen, der bei der Verdauung der Büschelmückenlarven entsteht. In der Zeitschrift „Nature Chemical Biology“ vom 14. November 2018 berichten die Forscherinnen und Forscher über die Ergebnisse.
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Warum Fresszellen in gesundem Gewebe fasten

ETH-Wissenschaftler zeigten, dass die Fresszellen des Immunsystems nicht nur biochemisch, sondern auch mechanisch reguliert werden. Dies könnte erklären, warum die Zellen in gesundem Körpergewebe weniger aktiv sind.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Warum Fresszellen in gesundem Gewebe fasten

ETH-Wissenschaftler zeigten, dass die Fresszellen des Immunsystems nicht nur biochemisch, sondern auch mechanisch reguliert werden. Dies könnte erklären, warum die Zellen in gesundem Körpergewebe weniger aktiv sind.
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Welchen Weg Protonen nehmen

Wie genau bestimmte Algenenzyme Wasserstoff produzieren, war bisher Gegenstand von Spekulationen. Dr. Martin Winkler, Dr. Jifu Duan, Prof. Dr. Eckhard Hofmann und Prof. Dr. Thomas Happe von der Ruhr-Universität Bochum (RUB) ist es gemeinsam mit Kollegen der Freien Universität Berlin erstmals gelungen, den Weg der Protonen bis ins aktive Zentrum dieser [FeFe]-Hydrogenasen exakt nachzuvollziehen. Das könnte es erlauben, solche effizienten, aber anfälligen Biokatalysatoren chemisch stabiler nachzubauen. Die Forscher berichten in der Zeitschrift Nature Communications vom 9. November 2018.
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Die RNA als Mikrochip

Ribonukleinsäure (RNA) zählt neben DNA und Protein zu den drei primären biologischen Makromolekülen und war wahrscheinlich auch das erste, welches den frühen Formen des Lebens entsprang. Laut RNA-Welt-Hypothese ist RNA in der Lage, aus sich selbst heraus Leben hervorzubringen, Informationen zu speichern und biochemische Reaktionen zu katalysieren. Selbst in heutigen Lebensformen bestehen die komplexesten zellulären Funktionseinheiten, die Ribosomen, zum größten Teil aus RNA. ChemikerInnen der Fakultät für Chemie der Universität Wien haben nun einen neuen synthetischen Ansatz entwickelt, mit dem RNA etwa eine Million Mal effizienter chemisch synthetisiert werden kann als zuvor.
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Neuer Marker gibt Einblicke in die Entstehung des Typ-2-Diabetes

Kleine – wahrscheinlich von Lebensstilfaktoren beeinflussbare – chemische Änderungen der DNA-Bausteine können die Menge von IGFBP2 vermindern. Ein DIfE/DZD-Forschungsteam hat nun im Fachjournal Diabetes publiziert, dass diese sogenannten epigenetischen Veränderungen das Risiko für Typ-2-Diabetes erhöhen. Menschen mit hohen Konzentrationen des Bindungsproteins IGFBP2 im Blut erkranken zudem seltener an dieser Stoffwechselerkrankung. Die Veränderungen im Blut sind bereits einige Jahre vor Beginn der Krankheit nachweisbar.
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Erfolge auf dem Weg zur „Green Chemistry“ erzielt

Chemische Umwandlung von CO2 wird mit Katalysatoren auf Basis von billigem und umweltfreundlichem Mangan möglich
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Aus Bambus: Sichere Wasserstoffspeicher für Elektromobilität

Neue Aktivkohle-Speicher entstehen aus chemischer Teil-Verbrennung von Bambus / Bioökonomie-Forschung der Uni Hohenheim ermöglicht hocheffiziente Speicherung
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Frustrierte Moleküle verhalten sich radikal

Wasserstoff ist für die chemische Industrie ein wichtiger Rohstoff – und ein umweltfreundlicher Energieträger, etwa für Fahrzeuge mit Brennstoffzellen. Um das träge Molekül für chemische Reaktionen nutzbar zu machen, sind jedoch Reaktionsbeschleuniger nötig. Diese Katalysatoren enthalten meist teure Edel- oder giftige Schwermetalle. Ein Team der Universität Oldenburg und der TU Berlin um den Chemiker Prof. Dr. Thomas Müller hat nun mit Hilfe von Experimenten wichtige Hinweise darauf gefunden, wie neuartige, ungiftige Katalysatoren – frustrierte Lewis-Paare – Wasserstoff zur Reaktion bringen. Die Ergebnisse sind in der internationalen Ausgabe des Fachmagazins Angewandte Chemie erschienen.
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Fraunhofer FIT auf der MEDICA & COMPAMED: Von Elektrobenetzung bis Telemedizin

Fraunhofer FIT präsentiert auf der MEDICA eine intelligente Plattform für Telemedizin und Telecoaching. Die Plattform ist modular erweiterbar und für unterschiedliche Zwecke individualisierbar. Bei der Entwicklung wurde insbesondere viel Wert auf Datensicherheit gelegt. Auf der COMPAMED zeigen wir eine Lösung, mit der sich chemische Reaktionen von Anfang bis Ende auf Einzelmolekülniveau beobachten lassen. Möglich wird dies durch ein System, das Elektrobenetzung und konfokale Mikroskopie zusammenführt.
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Meilenstein für den Denkmalschutz: Chemisches Schutzschild gegen sauren Regen und Bakterien

Ulmer Chemiker haben einen Schutzfilm entwickelt, der Bauwerke oder etwa Statuen aus Naturstein vor schädlichen Umwelteinflüssen schützt. Die transparente Flüssigkeit POM-IL wirkt sowohl als Schutzschild gegen sauren Regen als auch gegen Biofilme, die durch Bakterien verursacht werden. Anhand von „Härtetests“ – unter anderem wurden Gesteinsproben stundenlang mit simuliertem sauren Niederschlag beregnet – konnten die Chemiker um Prof. Carsten Streb die Wirksamkeit und Beständigkeit des Korrosionsschutzes nachweisen. Der Fachbeitrag, bei dem der Bauhüttenmeister des Ulmer Münsters beraten hat, ist in „Angewandte Chemie“ erschienen.
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Pflanzen stoßen das Treibhausgas Lachgas in klimarelevanten Mengen aus

Lachgas ist ein Treibhausgas, das Ozonschicht und Erdklima beeinflusst. Bislang haben Experten angenommen, dass dieses Gas mit der chemischen Formel N2O für Distickstoffmonoxid vorwiegend durch Mikroben im Boden gebildet wird. Nun hat ein interdisziplinäres Forscherteam der Technischen Hochschule Bingen und der Universität Heidelberg Pflanzen als Quelle genauer untersucht. Das Ergebnis der Studie: Die Flora der Erde setzt Lachgas in klimarelevanten Mengen frei und trägt so zum Treibhauseffekt bei. Im Gegensatz zu der vom Menschen verursachten Klimaerwärmung ist dieser Prozess jedoch Teil eines natürlichen Effekts.
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Sex oder Essen? Entscheidungsfindung bei Einzellern

Einzellige Kieselalgen sind in der Lage, ihr Verhalten auf verschiedene äußere Reize auszurichten und dabei eigene Bedürfnisse abzuwägen. Dies fanden Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie zusammen mit Partnern aus Belgien heraus. Die Algen sind zur Vermehrung auf Nährstoffe angewiesen, brauchen aber auch Paarungspartner. Diese finden sie indem sie Pheromonspuren folgen. Je nach Sättigung mit Nährstoffen oder der Notwendigkeit, sich sexuell zu vereinigen, lässt sich die Kieselalge Seminavis robusta entweder von Nährstoffen oder Sexualpheromonen anlocken und zeigt damit tatsächlich eine primitive Verhaltensbiologie.
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Wie der Käfernachwuchs in Kadavern gedeiht

Der Totengräber Nicrophorus vespilloides vergräbt die Kadaver kleiner Tiere in der Erde, um sie als Futterquelle für seinen Nachwuchs zu nutzen. Allerdings sind die toten Tiere und somit die Brutstätte der Larven von mikrobieller Zersetzung und Fäulnis bedroht. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena sowie der Universitäten in Mainz und Gießen zeigen, dass die Käfer schädliche Mikroben mit nützlichen Mikroorganismen aus ihrem eigenen Darm ersetzen und so dafür sorgen, dass sich der Käfernachwuchs in dem Kadaver wohlfühlt und dort bestens gedeiht.
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Chemische Kommunikation mit „Samentaxis“: Der Duft reifer Früchte lockt Lemuren an

Auf Madagaskar sind Lemuren als Samenausbreiter gefragt. In der Fachzeitschrift Science Advances zeigen Ulmer Biologen nun, dass entsprechende Pflanzen die Primaten mit duftenden Früchten anlocken. Dabei unterscheidet sich der Duft reifer und unreifer Früchte erheblich, was den geruchsorientierten Lemuren die Nahrungssuche erleichtert. Eher visuell ausgerichtete alternative Samenverbreiter wie Vögel bleiben von dem Geruch der reifen Früchte unbeeindruckt. Dieses Beispiel der Ko-Evolution von Pflanzen und ihren bevorzugten „Samentaxis“, den Lemuren, lässt sich womöglich auf andere Systeme übertragen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Chemische Kommunikation mit „Samentaxis“: Der Duft reifer Früchte lockt Lemuren an

Auf Madagaskar sind Lemuren als Samenausbreiter gefragt. In der Fachzeitschrift Science Advances zeigen Ulmer Biologen nun, dass entsprechende Pflanzen die Primaten mit duftenden Früchten anlocken. Dabei unterscheidet sich der Duft reifer und unreifer Früchte erheblich, was den geruchsorientierten Lemuren die Nahrungssuche erleichtert. Eher visuell ausgerichtete alternative Samenverbreiter wie Vögel bleiben von dem Geruch der reifen Früchte unbeeindruckt. Dieses Beispiel der Ko-Evolution von Pflanzen und ihren bevorzugten „Samentaxis“, den Lemuren, lässt sich womöglich auf andere Systeme übertragen.
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Neues Muster für Hochleistungs-Katalysatoren entdeckt

Mark Greiner und Travis Jones vom Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion und dem Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft haben zusammen mit einem Team internationaler Forscher kürzlich ein Phänomen entdeckt, das die Synthese von Chemikalien revolutionieren könnte.
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PCB-Schadstoffe: Umweltgift bedroht das Überleben von Schwertwalen

Gleich mehrere Schwertwalpopulationen wird der chemische Stoff PCB in den kommenden Jahrzehnten wohl auslöschen. Und das, obwohl er seit Jahrzehnten verboten ist. (Mehr in: ZEIT ONLINE: Mehr aus Forschung und Wissenschaft)

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Neue Studie: Wasserelektrolyse hat Potenzial zur Gigawatt-Industrie

Die Wasserelektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff auf Basis von regenerativ erzeugtem Strom entwickelt sich immer mehr zu einer Kerntechnologie der Energiewende. Der steigende Anteil volatilen Wind- und Solarstroms kann in Form von Wasserstoff saisonal gespeichert, rückverstromt oder zu Kraftstoffen und chemischen Grundstoffen weiterverarbeitet werden. Allein für Deutschland wird bis 2050 eine installierte Anlagenleistung im dreistelligen Gigawattbereich prognostiziert, unter der Maßgabe, dass die Klimaschutzziele der Bundesregierung erreicht werden.
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Unordnung kann Batterien stabilisieren

Neuartige Materialien können Speicherkapazität und Zyklenfestigkeit von wiederaufladbaren Batterien wesentlich verbessern. Dabei handelt es sich um Hochentropie-Oxide (HEO), die ihre Stabilität der ungeordneten Verteilung ihrer Elemente verdanken. Mit HEO lassen sich elektrochemische Eigenschaften maßschneidern. Das haben Wissenschaftler um den Nanotechnologie-Experten Horst Hahn am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gezeigt. Über ihre Arbeit berichten die Forscherinnen und Forscher in der Zeitschrift Nature Communications. (Open Access, DOI: 10.1038/s41467-018-05774-5)
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Blattmoleküle als Marker für Mykorrhiza-Pilze

Die meisten höheren Pflanzen leben in der Natur in einer Lebensgemeinschaft mit Wurzelpilzen, die als Mykorrhiza bezeichnet werden. Mykorrhizapilze helfen Pflanzen bei der Nährstoffaufnahme und ermöglichen ihnen, auch unter schwierigen Bedingungen zu gedeihen. Forscher am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben nun herausgefunden, dass manche Stoffwechselprodukte in den Blättern als Marker für Mykorrhiza genutzt werden können. Somit können Wissenschaftler Pflanzen in großer Zahl auf Mykorrhiza-Pilze testen, ohne sie dabei zerstören zu müssen. Dies könnte die Züchtung effizienterer und stressresistenterer Sorten für eine nachhaltigere Landwirtschaft erheblich erleichtern.
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Die Mischung macht‘s: Jülicher Forscher entwickeln schnellladefähige Festkörperbatterie

Mit Festkörperbatterien sind aktuell große Hoffnungen verbunden. Sie enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Aus diesem Grund sind sie unempfindlich gegenüber Hitze und gelten als noch deutlich sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Jülicher Wissenschaftler haben nun ein neues Konzept vorgestellt, das zehnmal größere Ströme beim Laden und Entladen erlaubt als in der Fachliteratur bislang beschrieben. Die Verbesserung erzielten sie durch eine „clevere“ Materialwahl. Alle Komponenten wurden aus Phosphatverbindungen gefertigt, die chemisch und mechanisch sehr gut zusammenpassen.
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Wie Maispflanzen sich ihr eigenes Verderben bereiten

Im Kampf um Eisen entscheidet sich das Schicksal von Wirtspflanze und Schädling: Maispflanzen scheiden Stoffe in den Boden aus, die Eisen binden und so das Wachstum der Pflanzen steigern. Der Maiswurzelbohrer, der weltweit schlimmste Maisschädling, wird durch diese Stoffe angelockt, raubt der Pflanze das Eisen und optimiert damit seine eigene Ernährung. Mit dieser Erkenntnis liefern Forschende der Universität Bern und des Max-Planck-Instituts für Chemische Ökologie eine neue Erklärung für den ausserordentlichen Erfolg dieses Schädlings.
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Festes Kohlendioxid im tiefen Erdinneren

Neue Modelle der Entstehung von Diamanten nötig

Ein internationales Forschungsteam aus Wien und Florenz hat durch Messungen an der Europäischen Synchrotronstrahlquelle ESRF in Grenoble herausgefunden, dass freies CO2 2.500 km unter der Erdoberfläche in Form eines kristallinen Festkörpers bestehen kann und nicht zwingend zu Diamant und Sauerstoff zerfällt. Diese unerwartete Stabilität stellt die gängigen geochemischen Modelle des tiefen Erdmantels in Frage. Die Ergebnisse der Studie erscheinen aktuell im renommierten Fachjournal „Nature Communications“.
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Wirkstoff-Synthese mit Licht

Jena. Ein neue Synthesemethode in der organischen Chemie ermöglicht die Herstellung zahlreicher Medikamente ohne Einsatz von giftigen Schwermetallen. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie in Jena (Leibniz-HKI) entdeckten das Prinzip und entwickelten daraus ein als Photosplicing bezeichnetes Verfahren. Es könnte zahlreiche Prozesse in der chemischen Industrie revolutionieren. Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten wurden soeben im Fachjournal Angewandte Chemie International Edition veröffentlicht.
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Neue Stickstoffverbindungen aus Bayreuth eröffnen neue Möglichkeiten der Energiespeicherung

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität Bayreuth hat erstmals chemische Verbindungen hergestellt, die Polymerketten enthalten, die nur aus Stickstoff aufgebaut sind. Derartige Nitride besitzen eine ungewöhnlich hohe Energiedichte und eröffnen damit ganz neue Perspektiven für künftige Technologien der Speicherung und Übertragung von Energie. Bei der Synthese der Stickstoffverbindungen kamen Technologien der Hochdruck- und Hochtemperaturforschung zum Einsatz, die an der Universität Bayreuth entwickelt worden sind. In den Zeitschriften Nature Communications und Angewandte Chemie berichten die Wissenschaftler über ihre Forschungsergebnisse.
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Leuphana Wissenschaftler warnt: Abwasserreinigung steht vor großen Problemen

Für Chemiker Prof. Dr. Klaus Kümmerer und seine Kollegen von der Leuphana Universität Lüneburg steht fest: Chemische Substanzen müssen künftig in der Umwelt schnell unschädlich werden, sonst steht die Abwasserreinigung vor fast unlösbaren Problemen.
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Überraschung aus dem Urwaldboden

Bodenorganismen im Amazonas-Regenwald können die chemische Zusammensetzung der Erdatmosphäre beeinflussen
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Einzelne Silber-Nanopartikel in Echtzeit beobachtet

Chemikerinnen und Chemiker der Ruhr-Universität Bochum haben eine neue Methode entwickelt, um in Echtzeit die chemischen Reaktionen von einzelnen Silber-Nanopartikeln zu beobachten, die gerade einmal ein Tausendstel der Dicke eines menschlichen Haares messen. Die Partikel werden in der Medizin, in Nahrungsmitteln und Sportartikeln genutzt, weil sie antibakteriell und entzündungshemmend wirken. Wie sie in ökologischen und biologischen Systemen reagieren und abgebaut werden, ist bislang aber kaum verstanden. Das Team der Forschungsgruppe für Elektrochemie und Nanoskalige Materialien zeigte, dass sich die Nanopartikel unter bestimmten Bedingungen in schwerlösliches Silberchlorid umwandeln.
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Chemische Experimente: Überschäumend!

Dreck, Farbe, Lebensmittel. Dinge zweckentfremden macht nicht nur Kindern Spaß. Mit diesen Experimenten lernen auch Eltern noch etwas. (Mehr in: ZEIT ONLINE: Mehr aus Forschung und Wissenschaft)

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Durchbruch bei industrieller CO2-Nutzung

Professor Arne Skerra von der Technischen Universität München (TUM) ist es zum ersten Mal gelungen, in einer biotechnischen Reaktion gasförmiges CO2 als einen Grundstoff für die Produktion eines chemischen Massenprodukts zu verwenden. Es handelt sich um Methionin, das als essentielle Aminosäure vor allem in der Tiermast in großem Maßstab eingesetzt wird. Das neu entwickelte enzymatische Verfahren könnte die bisherige petrochemische Produktion ersetzen. Die Ergebnisse wurden nun in der Zeitschrift „Nature Catalysis“ veröffentlicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft