Schüler als Nachwuchswissenschaftler

"Jugend forscht": Sechs Siegerprojekte aus dem Landkreis Stade

An der Leuphana Universität Lüneburg fand der diesjährige Regionalwettbewerb von „Jugend forscht“ bzw. „Schüler experimentieren“ statt. 100 Nachwuchstalente stellten ihre Projekte einer Expertenjury vor. Sechs von zwölf ersten Preisen gingen dabei an Schüler aus dem Landkreis Stade. Sie besuchen das Athenaeum , das Vincent-Lübeck-Gymnasium und die IGS in Stade sowie die Halepaghenschule in Buxtehude. 

Die jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigten beim Wettbewerb eine große Bandbreite spannender Forschungsthemen. Sie gingen u.a. der Frage nach, was Schottergärten für die Natur bedeuten, untersuchten, ob Eichelmehl eine Alternative zu Getreidemehl sein kann, und experimentierten mit künstlicher Intelligenz (KI) zur autonomen Erkennung von Wölfen.  Die meisten Siegerarbeiten stammen dabei von der Halepaghenschule (drei Arbeiten) und dem Athenaeum (zwei Arbeiten).

"Die Forschungsprojekte, die heute gezeigt wurden, sind jedes für sich einzigartig. Und sie machen uns ganz deutlich: Wir brauchen die Förderung der MINT-Fächer für unsere Gesellschaft, für unsere Zukunft", sagt  Lüneburgs Bürgermeisterin Christel John. Sie zeigte sich beeindruckt und gratulierte den jungen Forscherinnen und Forschern zu ihrem Erfolg. 

Die Regionalsieger ziehen nun in den niedersächsischen Landeswettbewerb weiter. Dieser findet vom 11. bis 13. März in Clausthal-Zellerfeld („Jugend forscht“) und Einbeck („Schüler experimentieren“) statt. Für die „Jugend forscht“-Landessieger geht es dann noch eine Runde weiter: Sie treten vom 30. Mai bis 2. Juni beim großen Bundesfinale in Heilbronn an.

Das sind die sechs Siegerprojekte von Schülerinnen und Schülern aus dem Landkreis Stade (mit Projektbeschreibung): 

Proteine zur Verbesserung von glutenfreien Teigen

Minke van den Nieuwendijk (18), Halepaghen-Schule; Fachgebiet: Arbeitswelt (Jugend forscht)
Minke hat in ihrem Projekt die Auswirkungen verschiedener Zusätze in glutenfreien Teigen untersucht. Als Zusätze hat sie  Flohsamenschalenpulver, Molkenprotein und Erbsenprotein in verschiedenen Zusammensetzungen verwendet, welche sie zu einem Basisansatz hinzugefügt hat. Hierbei war das Ziel, dass sich der glutenfreie Teig möglichst einem glutenhaltigen ähnelt. Minke ist selbst von Zöliakie betroffen und darf dementsprechend kein Gluten zu sich nehmen. In ersten Versuchen gelang es ihr, die Verbesserung der Teigstruktur bei den Zusätzen Molkenprotein und Flohsamenschalenpulver nachzuweisen. Dahingegen schadet Erbsenprotein als Zusatz der Teigstruktur.

Die Mehlrevolution - Eichelmehl als Alternative zu Getreidemehl

Matthias Schuback (18), Halepaghen-Schule; Fachgebiet: Biologie (Jugend forscht)
Eicheln fallen jeden Herbst von den Bäumen, aber werden nicht verwendet. Dagegen wird jedes Jahr Getreide großflächig angepflanzt, dessen Anbau und Ernte durch den Klimawandel zunehmend erschwert werden. In erntearmen Jahren wurden früher Eicheln als Getreideersatz verwendet. Warum sollte dies also nicht auch heutzutage möglich sein? Die Eiche ist als Pflanze ein Klimabaum und so dafür geeignet, auch
mit extremeren Bedingungen zurecht zu kommen. Die Eicheln müssen also nur geerntet und zu Mehl verarbeitet werden. Dies ist jedoch je nach Eichelart unterschiedlich aufwändig. Doch ist das Mehl hergestellt, stellt sich die Frage, ob das Ergebnis auch qualitativ mit einem Produkt aus Getreidemehl vergleichbar ist. Dazu habe ich entscheidende Inhaltsstoffe des Mehls verglichen.

KI zur autonomen Erkennung von Wölfen

Paul Zörb (14), Gymnasium Athenaeum Stade; Fachgebiet: Mathe/Informatik (Schüler experimentieren)
Pauls Ziel war es, ein Kamerasystem zu bauen, das mithilfe einer KI autonom Wölfe erkennen und einen Landwirt oder Jäger alarmieren kann. Auf die Idee kam er, weil insbesondere in der Region Stade schon öfter Rinder oder Schafe, die wichtig für den Küstenschutz sind, gerissen wurden. Mithilfe der KI kann das Verhalten der Wölfe optimal erfasst werden. Weiterhin kann die KI um einen Biofeedback-Loop ergänzt werden, sodass dem Wolf ein Verhalten beigebracht wird, das mit der Nutztierhaltung kompatibel ist. Paul hat ein neuronales Netz mit Tensorflow und der Programmiersprache Python geschrieben und Daten eingespeist, damit die KI Wölfe erkennen und von anderen Tieren unterscheiden kann. Anschließend wurde dieser Code mit dem Minicomputer Raspberry Pi und einer Kamera verknüpft, damit ein autonomes Warnsystem durch eine Fotofalle entstehen kann.

Verwendung von Field-Programmable Gate Arrays zur Emulation von Quantenschaltkreisen

Jonas Müller (20), Vincent-Lübeck-Gymnasium; Fachgebiet: Mathematik/Informatik (Jugend forscht)
Funktionierende Quantencomputer mit einer großen Anzahl von Qubits könnten in der Zukunft das Problemlösen revolutionieren. Zurzeit werden für das Entwickeln von Quantenalgorithmen hauptsächlich konventionelle Computer verwendet, die Quantencomputer simulieren. Da dies sehr rechenintensiv ist, sollte mit dem Projekt die Möglichkeit erforscht werden, Quantenschaltungen mit sogenannten Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) zu emulieren. FPGAs sind Schaltkreise, die auf Logikebene mithilfe von Hardwarebeschreibungssprachen programmiert werden können. Dies ermöglicht die perfekte Anpassung der Hardware an ein spezifisches Problem. Mit dem Projekt sollte versucht werden, einfache Quantenschaltkreise effizient zu simulieren.

Energetische Untersuchung von Luft-Wasser-Raketen

Ole Altmann (11), Gymnasium Athenaeum Stade und Ferdinand Warneke (14), Integrierte Gesamtschule Stade; Fachgebiet: Physik (Schüler experimentieren)
Mithilfe einer selbstgebauten Raketenabschussbasis und Luft-Wasser-Raketen aus PET-Flaschen wurden Raketenflüge durchgeführt. Anhand von Videoaufnahmen wurden die Flugbahnen ausgewertet und die Flugstrecke abhängig von der Zeit gemessen. Durch Anwendung mathematischer Formeln und physikalischer Naturgesetze führten die beiden Schüler Energieanalysen durch. Sie haben die Energie des Gases, den Geschwindigkeitsverlauf und die Beschleunigung gemessen. Durch die Energieerhaltung werteten sie die Flughöhen (Höhenenergie) aus und bestimmten die Wirkungsgrade der verschiedenen
Energieumwandlungen. Seit dem vergangenen Jugend-forscht-Wettbewerb konnten sie  eine Verbesserung der Dichtigkeit der Startvorrichtung sowie eine Steigerung des Luftdrucks und damit größere Flughöhen erzielen. Außerdem wurde die Genauigkeit der Messergebnisseverbessert.

Der Fermenter für zu Hause

Nils Brettschneider (19) und Senni Frank (19),  Halepaghen-Schule; Fachgebiet: Technik (Jugend forscht)
Biogasanlagen sind eine Möglichkeit zur klimaneutralen Energiegewinnung aus Biomasse, wie z. B. aus Energiepflanzen, Mist und Gülle oder auch biologischen Abfällen aus dem Haushalt. Um Biogas zu erzeugen, wird ein mesophiler oder thermophiler Temperaturbereich benötigt, damit Bakterien die Biomasse zu Methan, dem Biogas, und weiteren Nebenprodukten zersetzen können. Durch den Bau einer Mini-Biogasanlage soll eine Produktion von Biogas auch im Eigenheim möglich sein.

Über den Regionalwettbewerb „Jugend forscht“ in Lüneburg
Seit 1985 wetteifern Nachwuchsforschende beim Regionalwettbewerb „Jugend forscht“ / „Schüler experimentieren“ in Lüneburg um den Einzug in den weiterführenden Landeswettbewerb. Aus der Taufe gehoben hat den Regionalwettbewerb Dr. Wolfram Juretko von der Wilhelm-Raabe-Schule in Lüneburg. Seit 2009 wird er durch Dr. Andrea Schroedter vom Gymnasium Hittfeld geleitet. Der internationale Technologiekonzern Körber übernimmt als Patenunternehmen am Standort Lüneburg die Organisation und Finanzierung des Wettbewerbs. Die Leuphana Universität stellt die Räumlichkeiten zur Verfügung.