Innovative Recyclingmethoden gesucht!

Martin Schrader erzählt uns von seinem Dissertationsvorhaben und über die Beweg- und Hintergründe des „Mental Health Awareness Month“.
Sigmund via Unsplash

Martin Schrader promoviert am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie im Bereich des biobasierten Recyclings. Darüber hinaus engagiert er sich als Sprecher in der Arbeitsgruppe „Arbeitsbedingungen“ der Helmholtz Juniors. Über beide Themen berichtet er hier im Interview mit OpenD-Redakteurin Alicia Heim.

Alicia Heim
Redakteurin

Du arbeitest am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie. Möchtest du dich und dein Dissertationsvorhaben kurz vorstellen?

Martin Schrader
Interviewpartner

Sehr gerne! Mein Name ist Martin Schrader, ich bin dreißig Jahre alt und Chemiker. Ich bin Doktorand am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie, welches zum Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf gehört. Dort promoviere ich in der Nachwuchsforschungsgruppe BioKollekt seit Februar 2019 an neuen biobasierten Recyclingtechniken für Energiesparlampen. Diese enthalten hohe Anteile an den seltenen Erden Europium, Lanthan, Cer sowie Terbium. Im Fokus stehen hierbei hauptsächlich vier verschiedene Lampenpulver mit unterschiedlicher Zusammensetzung. Das Problem mit diesen Lampenpulvern ist, dass sie sich mit klassischen Methoden nicht voneinander trennen lassen. Deswegen haben sich allein in der EU mittlerweile 25.000 Tonnen angesammelt, weswegen es dringend innovativer Ideen für das Recycling bedarf.
In unserem Ansatz nutzen wir mittels Phagen-Display identifizierte Peptide. Diese kurzen Eiweißstücke binden selektiv an den verschiedenen Lampenpulvern. Angebunden an verschiedene Trägermaterialien entsteht so ein kleiner Recyclingtransporter. Diese Trägermaterialien wiederum bringen dabei selbst gewisse Eigenschaften mit. Zum Beispiel können sie magnetisch sein und sich so, samt des durch die Peptide gebundenen Lampenpulvers, aus der Lösung fischen lassen. Oder sie sind sehr leicht und schwimmen mit dem gebundenen Pulver auf und lassen sich so recht einfach abschöpfen.
Ziel meiner Arbeit ist somit die Grundlagen für einen biobasierten Recyclingprozess zu entwickeln, der nicht nur in kleinem Maßstab funktioniert, sondern am besten auch kostengünstig und nachhaltig ist und damit tatsächlich Chancen hat, industrielle Anwendung zu finden. Denn dies ist und bleibt die größte Herausforderung im Recycling, das industrielle Interesse an Recycling zu wecken – trotz mitunter höherer Kosten. Dies hat auch die EU erkannt und das Recycling von seltenen Erden als eines der Kernthemen in ihre Agenda aufgenommen.

Alicia Heim
Redakteurin

Deine Abteilung beschäftigt sich mit dem Recycling der sogenannten seltenen Erden mithilfe der Phage-Surface-Display-Technologie. Was kann ich mir als Laiin unter dieser Technologie vorstellen und welches Ziel wollt ihr damit erreichen?

Martin Schrader
Interviewpartner

Phage-Surface-Display arbeitet mit Bakteriophagen, also Viren, deren Wirte bestimmte Bakterien sind. Für das Phagen-Display arbeiten wir mit einer Phagenbibliothek, welche aus einer Art Phagen besteht, die genetisch zufällig verändert wurde. So eine Bibliothek enthält ungefähr 109 verschiedene Phagen, die sich aber nur in einem zusätzlich produzierten Peptid, also einem kurzen Proteinstückchen auf ihrer Hülle, unterscheiden. Bringt man nun diese Phagen in Kontakt mit einem Zielmaterial, so halten sich einzelne Phagen aufgrund ihrer besonderen Oberfläche am Zielmaterial fest. Dadurch, dass man jedoch nicht nur einzelne Phagen, sondern ganze Phagenbibliotheken (Sammlungen von vielen Milliarden verschiedener Phagen) nutzt, testet man gleichzeitig eben auch Millionen bis Milliarden verschiedener Kombinationen der Peptidsequenzen an der Außenseite ihrer Proteinhülle. Zielmaterialien sind hierbei in der biomedizinischen Forschung oft Proteine wie Antikörper, Enzyme oder Antigene – zum Beispiel, um neue Wirkstoffe in der Krebstherapie zu entwickeln. In unserem Fall sind die Zielmaterialien jedoch die entsprechenden Lampenpulver. Indem man diese Bindungsversuche mehrfach wiederholt und dabei die Bedingungen für eine Bindung stetig erschwert, kann man im Idealfall die beste Eiweißsequenz aus diesen Milliarden an möglichen Kombinationen für eine Interaktion mit dem Zielmaterial finden. Dies ist auch der Grund, warum für die Entwicklung dieser Technik 2018 der Nobelpreis in Chemie verliehen wurde.
Nach Abschluss der Versuche werden dann die Gene der am besten interagierenden Phagen analysiert, um die Sequenzen zu entschlüsseln. Wir führen zusätzlich noch Versuche mit den entsprechenden anderen Lampenpulvern durch, um unspezifische Bindungen zu vermeiden und um Sequenzen zu finden, die möglichst selektiv für ein einziges der vier Pulver sind, an denen wir forschen. Die dadurch erkannten Sequenzen können anschließend chemisch oder biologisch synthetisiert und in herkömmlichen Bindungsversuchen oder Analytikmethoden getestet werden. Die Phagen selbst sind nämlich nicht geeignet, da sie recht schnell mutieren und dadurch ihre besonderen Eiweißhüllen verlieren können.
Unser Ziel ist durch den Ansatz der Biomimetik, also das künstliche Nachahmen der Natur – in unserem Fall der Phagen –, mit der Verknüpfung von Biologie, Chemie und Materialwissenschaften eine Plattform für Recycling zu erschaffen, welche dann auch tatsächlich Anwendung für zahlreiche komplexe Trennprobleme finden kann.

Alicia Heim
Redakteurin

Du engagierst dich neben deiner Forschung und Arbeit an deiner Dissertation auch bei den Helmholtz Juniors und hast zusammen mit anderen Promovierenden im Oktober 2020 den „Mental Health Awareness Month“ organisiert. Wie sah dieser aus und worum ging es euch dabei?

Martin Schrader
Interviewpartner

Der „Mental Health Awareness Month“ war ein Projekt, dass ich als frisch gebackener Sprecher der Arbeitsgruppe „Arbeitsbedingungen“, die etwa zehn Personen umfasst, übernommen habe. Wir haben dafür über ein halbes Jahr lang in unserer Freizeit an einer Serie bestehend aus fünf E-Mails gearbeitet. Diese Serie wurde an alle etwa 8500 Doktoranden der Helmholtz-Gemeinschaft geschickt und zusätzlich auch auf unserer Webseite für die Allgemeinheit veröffentlicht. Eine Herausforderung war dabei nicht nur ein Konzept für die Serie zu entwickeln mit eben den Themen, die wir ansprechen wollen, sondern gleichzeitig auch den berühmten roten Faden zu spinnen.
Nach einer Willkommensmail haben wir deshalb zunächst erklärt, warum das Thema mentale Gesundheit wirklich jeden angeht. Insbesondere jedoch alle Promovierenden. Denn zahlreiche Studien in renommierten Fachmagazinen wie Nature, an Universitäten wie der Universität von Lausanne oder Harvard, aber auch unsere eigene Umfrage unter den Doktorand*innen der Helmholtz-Gemeinschaft mit über 1.200 Teilnehmer*innen zeigen alle ein recht alarmierendes Bild über den Zustand der mentalen Gesundheit der Promovierenden sowie der Herausforderungen, denen sie sich stellen müssen. So gaben 29 % bzw. 36 % der je über 5.000 befragten Doktorand*innen von zwei Nature-Studien an, aufgrund von Depressionen oder Angstzuständen psychologische Hilfe in Anspruch zu nehmen. Unsere eigene Studie, die wir in einer harmonisierten Umfrage zusammen mit den Doktorandenvertretungen der Max-Planck-Gesellschaft und der Leibnitz-Gemeinschaft durchführten, zeigt, dass etwa 18 % der Befragten Anzeichen einer mittleren bis schweren Depression und 64 % Anzeichen mittlerer bis schwerer Zustandsangst, also vorrübergehende Angst durch eine unmittelbare bedrohliche/beängstigende Situation, zeigen. An den drei Umfragen nahmen insgesamt 4.714 Promovierende aus ganz Deutschland teil. In einer Studie an der Harvard-Universität haben zudem 11 % der befragten Doktorand*innen sogar angegeben, innerhalb der vorangegangenen zwei Wochen suizidale Gedanken gehabt zu haben!
Trotz dieser besorgniserregenden Zahlen wird das Thema mentale Gesundheit bisher recht stiefmütterlich behandelt, gar heruntergespielt oder etwaige Probleme als Einzelfälle deklariert. Und genau dies wollen wir ändern. Deswegen umfasste die dritte E-Mail eine Übersicht über einige häufige Stressoren und Anzeichen, wie sich Stress äußert. Da Wissenschaftler*innen bekanntlich Fakten mögen, haben wir in der vierten E-Mail dann den biochemischen Einfluss von Stress auf das Gehirn und dessen Physiologie beleuchtet – um zu zeigen, dass Stress eben nicht nur ein rein psychisches Phänomen ist, sondern tatsächlich auch den Körper verändert. Den Abschluss bot ein recht philosophisches Thema über das Glücklichsein, um die Leserschaft abschließend noch einmal anzuregen, in sich zu gehen und herauszufinden, was ihnen selbst guttut.
Die durchweg positive Resonanz und Anerkennung auch von externen Stellen über unsere sozialen Medien zeigt uns, dass wir mit diesem Konzept scheinbar einen Nerv getroffen haben. Das freut uns natürlich ungemein, denn dies bedeutet auch, dass wir damit mehr Menschen erreichen und vielleicht den ein oder anderen gar zum Nachdenken anregen und hoffentlich damit auch helfen können. Alle unsere Beiträge können im Übrigen auf unserer Webseite für jeden frei verfügbar gelesen werden! Und unsere Umfrage zum Nachlesen findet sich hier.

Alicia Heim
Redakteurin

Weshalb, glaubst du, ist das Thema mentale Gesundheit gerade auch unter Promovierenden noch immer ein Tabuthema?

Martin Schrader
Interviewpartner

Ich denke, weil es generell immer noch ein Tabuthema in unserer leistungsorientierten Gesellschaft ist. Warum sollte dies bei Doktorand*innen anders sein? Ich würde sogar einen Schritt weiter gehen und sagen, dass das derzeitige akademische Umfeld und System einen großen Anteil am Problem mittragen. Betrachtet man die Zahlen zu Depressionen aus den verschiedenen Studien und vergleicht sie mit dem bundesdeutschen Durchschnitt, so ist die Häufigkeit für Depressionen unter den Promovierenden mehr als doppelt so hoch. Ein Hauptproblem sind hierbei sicherlich auch die Arbeitszeiten. Laut unserer Studie arbeiten mehr als die Hälfte aller Doktorand*innen weit mehr als 40 Stunden pro Woche – einige regelmäßig sogar über 60 Stunden. Und dennoch bekommen viele Promovierende mit 50-%-Stellen noch immer ein Gehalt nahe der Armutsgrenze – nach mindestens fünf Jahren Studium mit gutem bis sehr gutem Abschluss. Regelmäßige Überstunden sind bekanntermaßen ein Risikofaktor für mentale Probleme wie eben Depressionen und Burnout und senken zudem sogar die Produktivität, anstatt sie zu erhöhen. Man schafft also immer weniger, braucht immer mehr Zeit und macht mehr Überstunden – ein Teufelskreis der sich nur schwer durchbrechen lässt.
Und ich glaube, es gehört auch zum Promovierendendasein dazu, mindestens einmal den Satz „du machst das ja für dich“, wahlweise noch mit dem Zusatz „du solltest dankbar für die Möglichkeit sein“ oder „als Doktorand*in ist man ja auch noch in Ausbildung“ zu hören. Aussagen, mit denen ich persönlich so meine Probleme habe, da sie für mich sehr abqualifizierend sind und nicht der Realität entsprechen. Dazu kommt der allgemeine Umgang mit den Menschen – nicht nur der mit Promovierenden. Einige Beispiele:
♦ Wenn an einer Universität ein*e Professor*in zu einem*einer Promovierenden, welcher sich gerade bei seinem*seiner/ihrem*ihrer Betreuer*in für eine stationäre Psychotherapie abmeldet, sagt: „Es ist doch vollkommen normal, dass man sich während der Promotion ein bis zwei Mal in psychotherapeutische Behandlung begibt.“
♦ Wenn einem*einer Promovierenden in einem Vorstellungsgespräch gesagt wird, die Promotion sei „kein Nine-to-five-Job und Wochenendarbeit gehört dazu. Aber wenn du denkst, du stehst kurz vor einem Burnout, dann nimm dir einfach zwei, drei Tage Urlaub. Danach kannst du wieder frisch durchstarten“.
♦ Wenn ältere Wissenschaftler*innen und Bezugspersonen sagen „es ist doch vollkommen normal, dass man mal nicht schlafen kann, weil man an die Arbeit denkt“ – während über die Hälfte der Promovierenden angibt, häufig bis stetig Schlafprobleme zu haben, die sich bereits auf ihre Leistungsfähigkeit auswirken.
♦ Wenn Institutsdirektor*innen oder Uniprofessor*innen durch die Reihen gehen und sagen, sie finden es toll, dass an Feiertagen und Wochenende so viele Mitarbeiter*innen arbeiten.
♦ Wenn ständig gesagt wird, früher war ja alles noch viel schlechter und dass der heutige wissenschaftliche Nachwuchs zu viel fordert, verlangt, verwöhnt und verzogen ist.
♦ Wenn sich Promovierende nicht einmal trauen Urlaub zu nehmen.
Diese Beispiele wurden uns über die letzten Jahre aus unserem eigenen Netzwerk, von Doktorand*innen mehrerer Universitäten aber auch aus anderen unabhängigen Forschungseinrichtungen persönlich zugetragen. Insbesondere die ersten beiden Beispiele sind sehr drastische Einzelfälle, aber man darf sich hier eben auch nicht der Illusion hingeben, dass derartige Probleme Ausnahmen wären. Im Gegenteil, derartige Aussagen und Denkweisen sind leider nicht unüblich. Und leider werden auch wirklich ernsthafte Konflikte viel zu oft in einen Mantel des Schweigens gehüllt und nicht gemeldet – laut unserer Umfrage tun dies nämlich nicht einmal ein Drittel der Betroffenen, von denen die große Mehrheit dann auch noch unzufrieden mit der Konfliktlösung war.
Für mich ganz persönlich zeugt das alles nicht von einer gesunden Arbeitsumgebung oder Arbeitseinstellung, sondern eher von einem grundlegenden Problem in der Wissenschaft. Es ist eben kein Zufall oder Einzelfall, dass all die unabhängigen Studien rund um den Globus ein ähnliches Bild zeichnen. Und dieses Bild muss sich dringend ändern! Nicht nur dem wissenschaftlichen Nachwuchs zuliebe, sondern der Wissenschaft im Allgemeinen.
Der Weg ist noch sehr lang und unwegsam. Aber ich bin froh, dass die Helmholtz-Gemeinschaft uns auf diesem Weg unterstützt und wir viele Schritte gemeinsam gehen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Über das Thema mentale Gesundheit berichtet auch Carsten Peukert in seinem Beitrag „Mentale Gesundheit – noch immer ein Tabuthema in der Wissenschaft?