„Stickstoff hat sich bundesweit vom Nährstoff zum Problemstoff entwickelt“, mahnen die Autoren in der aktuellen Bodenzustandserhebung des Thünen-Instituts im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft. Wird der Dung von Nutztieren auf Felder und Wiesen ausgebracht, wird der Stickstoff in Mist und Gülle zu gesundheitsschädlichem Nitrat umgewandelt. Durch den zu starken Nitrateintrag in unser Grundwasser, unsere Seen und unsere Flüsse wird das ökologische Gleichgewicht bedroht.

Mit dieser Thematik hat sich Hagen Tomas befasst. „Nutztierdung lässt sich nicht vermeiden, aber man kann die überschüssige Gülle der Massentierhaltung aus dem natürlichen Stickstoffkreislauf ausschaffen und umweltfreundlicher und zukunftsorientierter nutzen.“ Der Abiturient am Lise-Meitner-Gymnasium Unterhaching arbeitete neben dem Unterricht an einem Upcycling-Produkt aus Schweinedung und nahm damit teil bei „Jugend forscht“, dem größten europäischen Jugendwettbewerb im Bereich Naturwissenschaften und Technik. Im Regionalwettbewerb München-Süd ging Hagen Tomas mit seiner innovativen Idee als Sieger in der Sparte „Chemie“ hervor, beim Landeswettbewerb Bayern brachte ihm sein Forschungserfolg den 2. Preis ein. Zusätzlich fand er besondere Anerkennung durch den Sonderpreis für Bioökonomie der Hermann Gutmann Stiftung.

Hagen Tomas widmete sich der Herstellung von Zellulose-Nanokristallen (CNC) aus Schweinedung und wies nach, dass dies sogar in einem Schullabor möglich ist. Mit einem umweltfreundlichen Verfahren extrahierte der Schüler die Zellulose aus dem Dung und bleichte sie mit Wasserstoffperoxid, um möglichst reinen Zellstoff herzustellen.

Nach Vorversuchen, um die Abtrennung der kristallinen Bereiche der Zellulosefasern für das Schullabor zu optimieren, führte er eine saure Hydrolyse des selbst hergestellten Zellstoffs durch. Nach verschiedenen Aufreinigungsschritten erbrachte eine Polarisationsmikroskopie den Nachweis.

„Mein Fokus lag auf der experimentellen Herstellung und dem Simplifizieren des Herstellungsprozesses für das Schullabor“, erklärt Hagen Tomas. „Mich fasziniert das ökologische und ökonomische Potential meines Verfahrens, da sogar die Nebenprodukte wie Lignin in die Wertschöpfungskette integriert werden können.“ Als Material der Zukunft hätten Zellulose-Nanokristalle herausragende Eigenschaften wie biologische Abbaubarkeit und hohe Kristallinität. So ließen sich unter anderem die Barriereeigenschaften von Biokunststoffen verbessern, damit Lebensmittel länger ihr Aroma behalten und nicht so schnell verderben.

Staatsministerin Kerstin Schreyer: „Ich gratuliere Herrn Tomas recht herzlich zu diesem Erfolg. Die Auszeichnung mit dem 2. Platz im Landeswettbewerb Bayern in der Sparte „Chemie“ ist erneut ein deutliches Zeichen, wie herausragend die Förderung des Wissenschaftsnachwuchs im MINT-Bereich in meinem Stimmkreis funktioniert.“