Entwicklung und Charakterisierung von Kombucha-Leder (SCOBY-Leder) als nachhaltige Lederalternative

Ziel der Arbeit ist es, Kombucha-Leder als biologisch abbaubare Lederalternative herzustellen, zu untersuchen und zu charakterisieren. Das Material entsteht durch die Fermentation von Zucker, Tee und einer Bakterienkultur (SCOBY), wobei die Bakterien eine zellulosehaltige Haut bilden, die nach 4–6 Wochen Trocknung und Veredelung mit Ölen flexibel und reißfest wird.

Im Rahmen der Arbeit können folgende Fragestellungen bearbeitet werden: Optimierung der Fermentationsbedingungen, Untersuchung der mechanischen Eigenschaften, Beurteilung der Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit, potenzielle Anwendungen für Kleidung, Accessoires und Taschen

Die Arbeit verbindet biotechnologische Methoden, Materialcharakterisierung und Nachhaltigkeitsaspekte und bietet praxisnahe Einblicke in die Entwicklung alternativer Werkstoffe.

Quelle: pixabay.com

„Entenfuß“-Wärmetauschermodell – Biologisches Prinzip trifft Technik

Ziel der Arbeit ist es, das Gegenstromprinzip, wie es in den Beinen von Enten und anderen Wasservögeln in kalten Umgebungen vorkommt, technisch in Form eines riesigen, anschaulichen Modells nachzubilden und zu untersuchen. 

Mögliche Aufgabenstellungen der Arbeit: Bau des Modells in Form eines Entenfußes, Simulation des Entenfuß-Wärmetauschers, Analyse der Effizienz der Wärmeübertragung unter verschiedenen Bedingungen, Vergleich des biologischen Vorbilds mit technischen Umsetzungsmöglichkeiten

Die Arbeit kombiniert biomimetisches Design, Thermodynamik und Ingenieurwissenschaften und bietet Einblicke in die Übertragung biologischer Prinzipien in technische Lösungen.

Quelle: pixabay.com

Labor-Nachbildung eines Geysirs – Thermodynamik in Aktion

Ziel der Arbeit ist es, einen Geysir im Labor nachzubilden und die zugrunde liegenden physikalischen Prozesse zu untersuchen. Der Versuch basiert auf dem Zusammenspiel von hydrostatischem Druck und dem Siedepunkt von Wasser, das die charakteristischen Ausbrüche erzeugt.

Mögliche Schwerpunkte der Arbeit: Analyse des Einflusses von Druck und Temperatur auf die Geysirdynamik, Untersuchung der Ausbruchsfrequenz und -intensität unter verschiedenen Bedingungen, Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit theoretischen Vorhersagen aus der Thermodynamik

Die Arbeit verbindet experimentelle Physik, thermodynamische Modellierung und anschauliche Demonstration naturwissenschaftlicher Prinzipien.

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Intelligente Bewässerung der Pflanzkübel auf dem Campus

Für die Pflanzkübel auf dem Grauen Campus soll ein smartes, ressourcenschonendes Bewässerungssystem konzipiert und realisiert werden. Ziel ist eine automatisierte, sensorbasierte Versorgung der Pflanzen, die sich flexibel an Witterung und Feuchtigkeitsbedarf anpasst. Als technische Basis bietet sich der Einsatz von Arduino-Technologie in Kombination mit Feuchtigkeits- und Umweltsensorik an.

Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit dem Green Office geplant und umgesetzt und leistet einen Beitrag zu einem nachhaltigeren und innovativeren Campus.

Foto: TH Mannheim

Bunte Reihe – Mikroorganismen anhand eines Farbcodes identifizieren

Im Rahmen dieser Arbeit wird der Nachweis und die Identifikation von Mikroorganismen mithilfe des EnteroPluri-Testsystems erarbeitet. Das Testsystem ermöglicht über charakteristische Farbveränderungen eine differenzierte Bestimmung verschiedener Mikroorganismen.

Zunächst sollen probiotische Produkte recherchiert werden, die Mikroorganismen der Sicherheitsstufe 1 enthalten. Diese Mikroorganismen sollen anschließend kultiviert und mithilfe des EnteroPluri-Testsystems nachgewiesen werden. Perspektivisch ist geplant, den Mikroorganismennachweis als praktischen Bestandteil in die Lehre zu integrieren, sodass TB-Studierende die Methode künftig im Rahmen der Vorlesung selbstständig durchführen können.

Foto: Dr. Isabell Sommer

Pestizid-Rückstände auf Obst und Gemüse

Im Rahmen dieser Arbeiten soll untersucht werden, ob sich Pestizid-Rückstände auf Obst und Gemüse mithilfe des Hemmhoftests zuverlässig nachweisen lassen. Dabei steht die Eignung des Tests als einfaches und praxisnahes Nachweisverfahren im Fokus.

Ergänzend werden weitere Methoden zum Nachweis von Pestizid-Rückständen recherchiert und – sofern geeignet – praktisch erprobt. Ziel ist es, unterschiedliche Nachweisverfahren zu vergleichen und ihre Anwendbarkeit zu bewerten.

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Biofilm-Monitor – Inbetriebnahme und Potenzial

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Biofilmmonitor in Betrieb genommen und für den experimentellen Einsatz etabliert werden. Ziel ist es, Biofilmbildung zuverlässig nachzuweisen und messbar zu machen.

Mithilfe des Biofilmmonitors soll anschließend die antimikrobielle Wirkung ausgewählter pflanzlicher Inhaltsstoffe auf die Entstehung und Entwicklung von Biofilmen untersucht werden. Das Projekt verbindet moderne Messtechnik mit aktuellen Fragestellungen und bietet zugleich großes Potenzial für den Einsatz in der Praxis.

Foto: Dr. Isabell Sommer, Karola Pruss

Völlig ausgelaugt – Landwirtschaftliche Böden neu beleben

Durch intensive landwirtschaftliche Nutzung sind viele Böden stark ausgelaugt und in ihrer biologischen Aktivität nahezu „tot“. Ziel dieses Projekts ist es, solche Böden mithilfe von Mikroorganismen wieder zu revitalisieren.

Dazu sollen aus den betroffenen Böden die noch vorhandenen Mikroorganismen isoliert, im Labor vermehrt und anschließend in kontrollierten Laborversuchen erneut in die Böden eingebracht werden. Die Wirksamkeit dieser Maßnahme wird anhand des Wachstums einer ausgewählten Kulturpflanze überprüft und bewertet.

Die Arbeit wird in Kooperation mit einem BIOLAND-Betrieb durchgeführt und verbindet praxisnahe Landwirtschaft mit mikrobiologischer Forschung und nachhaltigen Lösungsansätzen.

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Luftreinhaltung mit Pflanzen

Ziel dieser Arbeit ist es, das Potenzial verschiedener Pflanzen zur Verbesserung der Luftqualität zu untersuchen. Dabei wird analysiert, inwieweit Pflanzen in der Lage sind, luftgetragene Partikel zu binden und somit als natürliche Filter zu wirken.

Darüber hinaus soll geprüft werden, ob und wie effektiv ausgewählte Pflanzen chemische Dämpfe aus der Luft aufnehmen oder abbauen können. Die Arbeit verbindet ökologische Ansätze mit experimenteller Untersuchung und liefert praxisnahe Erkenntnisse zur natürlichen Luftreinhaltung.

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Muscheln zur Trinkwasserüberwachung – Biologische Sensoren

In dieser theoretischen Arbeit wird untersucht, wie Muscheln als biologische Sensoren zur Überwachung der Trinkwasserqualität eingesetzt werden können. Dabei steht im Fokus, wie die natürlichen Reaktionen lebender Organismen genutzt werden können, um Veränderungen und Belastungen im Wasser frühzeitig zu erkennen.

Darüber hinaus werden weitere Ansätze recherchiert, bei denen lebende Organismen zur Überwachung technischer oder ökologischer Prozesse eingesetzt werden. Abschließend sollen mögliche zusätzliche Anwendungsfelder nach dem Prinzip der Muschel-Sensoren entwickelt und kritisch diskutiert werden.

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Partikelgrößenverteilung – Verfahrensvergleich mit unterschiedlichen Proben

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer standardisierten Messroutine zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung in ausgewählten Proben, beispielsweise gemahlenem Kaffee oder sprühgetrockneten Produkten.

Die Partikelgrößenverteilung soll mit drei unterschiedlichen Messverfahren ermittelt werden:
a) Mikroskop Morphologi G3,
b) Scanner-basierte Bildauswertung,
c) dynamische Bildanalyse.

Die mit den jeweiligen Methoden gewonnenen Messdaten werden systematisch ausgewertet und miteinander verglichen, um Unterschiede, Stärken und Grenzen der einzelnen Verfahren aufzuzeigen. Die arbeit vermittelt praxisnahe Einblicke in die Partikelmesstechnik und ermöglicht eine kritische Bewertung verschiedener Analyseansätze.

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Zellzahl-Bestimmung – Evaluierung von Messroutinen

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer standardisierten Messroutine zur Bestimmung der Zellzahl in Proben. Dabei sollen drei bis vier verschiedene Verfahren getestet und miteinander verglichen werden:

a) Mikroskop Morphologi G3,
b) Scanner-basierte Bildauswertung,
c) Thoma-Zählkammer,
d) manuelle Zählung.

Die Messwerte werden systematisch ausgewertet, um Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Anwendbarkeit der jeweiligen Methoden zu beurteilen. Die Arbeit vermittelt praxisnahe Einblicke in die Partikel- und Zellmesstechnik und ermöglicht eine kritische Bewertung moderner und klassischer Zellzählverfahren.

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Mikroalgenreaktor – Theoretische Arbeit zu Extrakten aus Mikroalgen

In dieser theoretischen Arbeit werden die Grundlagen des Downstream-Processings nach einer Mikroalgen-Fermentation systematisch recherchiert und aufbereitet.

Thematische Schwerpunkte sind unter anderem:

• Abtrennung der Zellen aus dem Nährmedium

• Zellaufschluss und Freisetzung intrazellulärer Komponenten

• Isolation und Reinigung spezifischer Produkte

• Charakterisierung der Zusammensetzung und Qualität der Zellextrakte

Ziel ist es, einen fundierten Überblick über die einzelnen Prozessschritte zu gewinnen und die relevanten Methoden und Technologien kritisch zu bewerten, um so die Potenziale und Herausforderungen der Nutzung von Mikroalgenextrakten darzustellen.

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Wie die Zeit verfliegt – Zeitraffer-Video zur Wasserreinigung mit Wasserlinsen

Ziel dieses Projekts ist es, die Bioakkumulations-Leistung von drei verschiedenen Wasserlinsen-Arten in Bezug auf Kupfer zu vergleichen. Anschließend wird ein Zeitraffer-Video erstellt, das die Veränderung der Pflanzen während des Sanierungsprozesses dokumentiert.

Wasserlinsen können als Hyperakkumulatoren genutzt werden, um Kupfer aus kontaminierten Gewässern zu entfernen. Solche Kupfereinträge entstehen beispielsweise durch Regenwasser, das von Kupferdächern abgeleitet wird. Das Projekt verbindet experimentelle Forschung mit anschaulicher Visualisierung und vermittelt die Wirksamkeit pflanzlicher Sanierungsansätze auf eine unmittelbar erfassbare Weise.

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Abwasserreinigung: Flotationsanlage – Auftrieb für sauberes Wasser

Ziel dieser Arbeit ist die Wiederinbetriebnahme einer Flotationsanlage und die Entwicklung eines anschaulichen Schauversuchs zur Modellabwasserreinigung.

Dazu sollen für ein geeignetes Testwasser die optimalen Betriebsparameter ermittelt werden, um die Effizienz der Partikelabscheidung sichtbar zu machen. Das Projekt kombiniert praxisnahe Verfahrenstechnik mit experimenteller Demonstration und eignet sich besonders für Lehr- und Präsentationszwecke.

Foto: Dr. Isabell Sommer, Karola Pruss

Stoffwechsel-Physiologie – Stoffwechseltypen bei Mikroalgen

In dieser Arbeit wird die Stoffwechselrate von Mikroalgen untersucht. Dabei werden Wildtyp und Mutante der Alge Euglena mikroskopisch verglichen, sowohl in unterschiedlichen Nährmedien als auch unter Licht- und Dunkelbedingungen.

Ziel ist es außerdem, eine standardisierte Vorschrift zur Stammkultivierung der Organismen zu erarbeiten, um reproduzierbare Laborbedingungen für weitere Experimente zu gewährleisten.

Foto: Dr. Isabell Sommer

Mikrobiologie: Biolumineszenz – Dem Leuchten von Lebewesen auf der Spur

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Klassenexperiments, das die faszinierende Fähigkeit von Lebewesen zur Biolumineszenz und Fluoreszenz anschaulich vermittelt. Die Teilnehmenden sollen direkt beobachten können, wie und unter welchen Bedingungen Organismen Licht erzeugen, und so die biologischen Mechanismen spielerisch kennenlernen.

Foto: Dr. Isabell Sommer

Kompostierung – Heißt kompostierbar wirklich kompostierbar?

Sind kompostierbare Kaffeekapseln wirklich so nachhaltig, wie sie versprechen? In dieser Arbeit wird untersucht, wie gut vermeintlich kompostierbare Kaffeekapseln tatsächlich abgebaut werden. Ziel ist es, die Kompostierbarkeit praxisnah zu prüfen und die Ergebnisse kritisch zu bewerten – so wird sichtbar, was hinter den „grünen“ Versprechen steckt.

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Biologisch abbaubar und nachhaltig – Bio-Etiketten

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Etiketten für Bioprodukte, die den Vorgaben von Bioland entsprechen. Die Etiketten sollen rückstandsfrei kompostierbar sein und gleichzeitig mit den in der Branche üblichen Geräten bedruckt und appliziert werden können.

So verbindet die arbeit Nachhaltigkeit, Praxisnähe und Produktsicherheit und leistet einen Beitrag zu umweltfreundlicher Kennzeichnung in der Lebensmittelproduktion.

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Lerndidaktik für Schülerangebote – Texte anschaulich machen

Im Rahmen des vorhandenen Verfahrenstechnik-Escape Games sollen bestehende Textinhalte in grafische, animierte oder virtuelle Formate überführt werden. Ziel ist es, das Spiel attraktiver und interaktiver zu gestalten und gleichzeitig den Leseumfang für die Teilnehmenden zu reduzieren, ohne Inhalte zu verlieren.

So werden komplexe Inhalte auf spielerische Weise vermittelt und die Lernmotivation der Schülerinnen und Schüler gesteigert.

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