Bundesfinale "Jugend forscht" 2021 in Heilbronn

Den 56. Bundeswettbewerb richtete die Stiftung Jugend forscht e. V. gemeinsam mit der experimenta GmbH unter der Schirmherrschaft des Bundespräsidenten vom 26. bis 31. Mai 2021 in Heilbronn aus. Die Veranstaltung fand aufgrund der Pandemie-Situation zum ersten Mal vollständig digital statt. Der Bundeswettbewerb war der Höhepunkt der Wettbewerbsrunde, an der in diesem Jahr 8.998 Jugendliche mit über 5.095 herausragenden Projekten teilgenommen haben. Der Wettbewerb stand unter dem Motto "Lass Zukunft da".

Ins Finale kamen 169 Jungforscherinnen und Jungforscher mit 113 Projekten, die bei einem der "Jugend forscht"-Landeswettbewerbe den ersten Preis in einem der sieben Fachgebiete Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik/Informatik, Physik und Technik gewonnen haben.

Bundessieger im Fachgebiet Arbeitswelt wurde Jan Heinemann (18) aus Andernach mit seiner Arbeit "Innovative Feuerbekämpfung".

Um die Sicherheit der Feuerwehrleute zu erhöhen, entwickelte Jan Heinemann einen zylinderförmigen, spitz zulaufenden Schlauchaufsatz mit Düsen. Sein patentierter "Löschigel" wird auf Steckleitern der Feuerwehr befestigt und kann so aus größerer Entfernung in einen Gefahrenbereich geschoben werden. Dadurch erhöht sich der Sicherheitsabstand. Die stachelähnlichen Düsen des Geräts erzielen eine größere Löschwirkung als ein konventioneller Vollstrahl, da sie das Löschwasser großflächig zerstäuben und so auch giftige Gase und Aerosole niederschlagen. Auf diese Weise kann ein Feuer effektiv von innen bekämpft werden, ohne dass sich Feuerwehrleute in Gefahr begeben müssen.

Der zweite Preis des Fachgebietes Arbeitswelt ging an Nils Kronig (18) und Niklas Kronig (16) aus Mönchengladbach. Ihre Arbeit "Bluetooth-Armband prüft Identität" hat die Optimierung einer Schließanlage für das betreute Wohnen in Wohnheimen als Thema.

In Wohnheimen für körperlich und geistig benachteiligte Menschen können manche Bewohner aufgrund der Behinderung ihre Zimmertüren nicht selbstständig verschließen, um ihre Privatsphäre zu schützen. Nils und Niklas Kronig entwickelten ein Schließsystem, das es diesen Menschen ermöglicht, ihre privaten Räume bei Bedarf zu verriegeln. Durch Abgleich von Zutrittsberechtigungen über eine Datenbank werden bei Annährung an die Türmodule Bewohner und Betreuungspersonen anhand von Armbändern über Bluetooth erkannt und die Tür entriegelt sich automatisch. Die Tür wird verriegelt, sobald der Bewohner im Zimmer ist. So kann niemand unkontrolliert von außen hineingelangen. Die Schließanlage könnte auch in Seniorenheimen Anwendung finden.

Den dritten Preis des Fachgebiets Arbeitswelt erhielten Samuel Fäßler (18) aus Scheidegg-Scheffau und Cedric Steiert (17) aus Lindenberg im Allgäu für ihre Arbeit "Vorbeugender Brandschutz im Heu".

Während der Haupteinlagerungszeit von Heu kommt es oftmals zu Bränden. Das Heu, das als Heuballen oder in loser Form als Heustock lagert, kann sich durch Blitzschlag oder Eigenerwärmung selbst entzünden. Das von den Jungforschern entwickelte digitale Komplettüberwachungssystem kann Brandgefahren frühzeitig erkennen. Ihr mit zahlreichen Sensoren und Mikrocontrollern ausgestattetes System überwacht rund um die Uhr die Temperatur und die Feuchtigkeit im Heu und kann Landwirte und Feuerwehr rechtzeitig vor einer lokalen Erhitzung oder einem entstehenden Brandherd warnen. Durch diesen vorbeugenden Brandschutz sinkt die Wahrscheinlichkeit eines Feuers und die damit verbundenen schwerwiegenden Folgen.

Der vierte Preis des Fachgebiets Arbeitswelt sowie der Sonderpreis der University of Rhode Island und Ernst A. C. Lange-Stiftung für einen Forschungsaufenthalt an der University of Rhode Island in den USA ging an Saramaria Schreib (18) aus Dresden. In ihrer Arbeit "Dreifach praktisches Experimentieren" beschäftigt sie sich mit der Entwicklung des Algen-Wachstumsloggers, einer Apparatur zur Darstellung von Wachstumsprozessen von Algen.

Komplexe Sachverhalte verstehen wir besser, wenn wir sie praktisch anwenden. Saramaria Schreib entwickelte eine mikrocontrollergesteuerte Apparatur, die fachübergreifend in Biologie, Informatik und Physik genutzt werden kann. Mit dem Algen-Wachstumslogger lassen sich Wachstumsprozesse praktisch und anschaulich darstellen. Er ermöglicht die Beobachtung und Aufzeichnung des Wachstumsverhaltens unter variablen Faktoren, wie Temperatur, Salzgehalt oder Beleuchtungsdauer. Die Apparatur ist für universitäre und schulische Praktika geeignet und kann einfach und kostengünstig nachgebaut werden.

Den fünften Preis des Fachgebiets Arbeitswelt erhielten Theresa Weber (17) aus Mühlhausen, Donata Henkel (18) aus Geisa und Celina Stitz (18) aus Wingerode für ihre Arbeit "Knorpelgewebe aus dem 3D-Drucker".

3D-Druck findet auch in der Medizin immer häufiger Anwendung, z. B. bei der Herstellung individuell angepasster Implantate. Im Fokus steht dabei das Bioprinting. Durch die Verwendung von organischen Substanzen für den Druck kann sich implantiertes Gewebe regenerieren. Das Forschungsprojekt zeigt Möglichkeiten zur Züchtung von Knorpelgewebe für eine menschliche Ohrmuschel. Mithilfe eines Smartphones gelang es ihnen, eine Ohrmuschel anatomisch genau zu scannen und anschließend mit zellhaltigen Biotinten dreidimensional zu modellieren. Der Einsatz des Verfahrens könnte zukünftig mit geringem Zeitaufwand die Fertigung von patientenspezifischem Gewebe ermöglichen.

Auf das Fachgebiet "Arbeitswelt" entfielen auch einige Sonderpreise:

Den Preis für eine Arbeit auf den Gebieten der Naturwissenschaften und der Technik der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung erhielten Miriam Warken (19) aus Karlsruhe, Fabio Briehm (19) aus München und Lukas Bohnacker (20) aus Blaubeuren für ihre Arbeit "Mit Ultraschall gegen Krankenhauskeime".

In Krankenhäusern lauern lebensgefährliche Keime, die gegen Antibiotika immer häufiger resistent sind. Mit ihrem zum Patent angemeldeten Ultraschall-Verfahren gehen die drei Jungforscher gegen diese Bakterien vor. Sie töten die Krankheitskeime mit einer selbstentwickelten Ultraschall-Sonotrode ab und entfernen den Biofilm von Rohrwänden umwelt-schonend ganz ohne Chemie. Nach dem erfolgreichen Abschluss der Laborphase testen sie die Ultraschall-Innovation inzwischen unter realen Bedingungen in Zusammenarbeit mit dem Alb-Donau-Klinikum Ehingen. Ziel ist es, die Bakterienzahl um mehr als 90 Prozent zu senken.

Der Preis für eine Arbeit von Auszubildenden auf dem Gebiet "Mensch – Arbeit – Technik" des Gesamtverbandes der Arbeitgeberverbände der Metall- und Elektro-Industrie e. V. ging an Samuel Nachtmann (20) aus Osterhofen, Joshua Zilliox (18) und Nelson Machado Teixeira (19) aus Augsburg vom MAN-Ausbildungszentrum Augsburg.

Ihre Arbeit "Fest verschraubt und doch flexibel" befasst sich mit der Entwicklung eines Magnetschraubstocks, um das Spannen und das Ausrichten von Werkstücken in einem Schraubstock zu vereinfachen. Der elektromagnetische Schraubstock erlaubt eine zeit- und platzsparende Bearbeitung von Werkstücken. Er ist auf zwei Achsen flexibel verstellbar und hat vier verschiedene Einspannmöglichkeiten. Eine erweiterte Version soll zukünftig mit einem Akku funktionieren und so den flexiblen Einsatz auf Montagen ermöglichen.

Den Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der Technik der Heinz und Gisela Friedrichs Stiftung erhielt David Christopher Weiß (17) aus Lampertheim. In seiner Arbeit "Wer blockiert wird registriert" beschäftigt er sich mit der Entwicklung einer Emergency Lane Camera (ELC).

Wer Rettungswege blockiert oder auf der Autobahn keine Rettungsgasse bildet, riskiert nicht nur ein Bußgeld. Manchmal fordert es sogar Menschenleben, wenn die Rettungskräfte nicht schnell genug am Unfallort sein können. David Christopher Weiß entwickelte ein Gerät, das solche Verkehrsdelikte registriert und an die Behörden weiterleitet. Seine Emergency Lane Camera (ELC) wird an der Windschutzscheibe eines Rettungsfahrzeugs befestigt. Sobald das Martinshorn aktiviert ist, scannt sie das Feld vor dem Auto. Wenn ein Fahrzeug blockiert, sendet die ELC die Dauer der Blockade, die Uhrzeit, das Datum und die Koordinaten über das Internet mit Bild an die zuständigen Behörden. Den Rettungskräften geht durch das voll-automatisierte Verfahren keine Zeit bei ihrer lebensrettenden Arbeit verloren.

Der Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet "Gute Prävention und Rehabilitation" der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung e. V. ging an Felix Möller (15), Jonas Mauelshagen (14) und Benjamin Scholer (15) aus Sankt Augustin für ihre Arbeit "Trittsicher einkaufen ohne fremde Hilfe".

Kleinwüchsige Menschen sind beim Einkaufen im Supermarkt häufig auf fremde Hilfe angewiesen, um an Waren in hohen Regalen zu gelangen. Die Jungforscher entwickelten eine Einkaufshilfe, die aus Leiter und Einkaufwagen besteht. Die erfolgreich getestete Einkaufshilfe kann nicht nur von Kleinwüchsigen, sondern auch von kleinen Erwachsenen bis 1,60 m Körpergröße bequem und sicher genutzt werden. Sie besteht aus einem speziellen Einkaufswagen, in den eine leichte Aluminiumleiter eingehängt werden kann. Damit die Einkaufshilfe komfortabel genutzt werden kann, ist angedacht, dass die Supermärkte die Leiter der Einkaufshilfe bereithalten und der Kunde den dazugehörigen Einkaufswagen mitbringt.