Die COVID-19-Pandemie brachte in den vergangenen beiden Jahren immer wieder Ausgangsbeschränkungen und Schulschließungen mit sich. Drei Schüler der Hanauer Ludwig-Geißler-Schule haben diese Phase äußerst produktiv genutzt und an einem besonderen Forschungsprojekt gearbeitet. Angeregt durch die Coronapandemie entwickelten sie ein Gerät zur effizienten Luftreinigung. Die Mühe hat sich gelohnt: Maximilian Pfannkuch aus Altenhasslau, Jaro Filip aus Maintal und Dominik Hein aus Goldbach erlangten mit ihrem Projekt den Bundessieg für die beste interdisziplinäre Arbeit bei Jugend forscht. Damit sind sie die ersten Schüler einer Hanauer Schule, denen dieser Erfolg gelang. Im Gespräch mit Oberbürgermeister Claus Kaminsky erklärten sie nicht nur ihren „revolutionAIR“ getauften Prototyp im Detail, sondern sprachen auch über ihre Zukunftspläne.

Die Idee sei bei einem Gespräch der drei Schüler auf dem Pausenhof entstanden. „Wir haben uns darüber unterhalten, dass aktuell viele Luftfilter gebraucht werden. Diese verwenden in der Regel Quecksilberdampflampen. Deren Lebensdauer ist allerdings nicht allzu lang, dazu nutzen sie toxische Schwermetalle. Ich dachte – soetwas muss man doch nachhaltiger und zukunftssicherer umsetzen können“, erzählte Pfannkuch. Kurz danach habe die Schule dann coronabedingt geschlossen, der Unterricht erfolgte nur noch digital. „Dadurch bot sich am Ende dann auch mehr Zeit zu Hause, die wir intensiv in unser Forschungsprojekt steckten“, so Pfannkuch weiter.

Der Prototyp, den die drei 19-Jährigen zu ihrem Gespräch mit OB Claus Kaminsky mitbrachten, nutzt kurzwelliges UVC-Licht. Das sehr energiereiche Licht ist dazu in der Lage, das Erbgut von Krankheitserregern zu verändern, sodass sie sich nicht mehr vermehren können. Durchläuft also kontaminierte Luft den Filter, kommt sie am Ende desinfiziert wieder heraus. Statt wie in den ungewünschten Quecksilberdampflampen nutzt das Gerät der drei Schüler spezielle LEDs. Diese sind kleiner, robuster und leicht ansteuerbar. Auf Basis mikrobiologischer Untersuchungen ermittelten die Schüler zudem, welche Bestrahlungsdosis erforderlich ist und wie lange die Luft im Gerät verweilen muss, um sie entsprechend zu desinfizieren. Maximilian Pfannkuch brachte das benötigte biotechnische Wissen mit.

Jaro Filip und Dominik Hein sind vor allem Informatik-Spezialisten. Sie programmierten eine Handy-App, um das Gerät zu steuern. „Für uns war es in der Umsetzung sehr wichtig, dass unser Luftreinigungssystem nicht über Knöpfe, Drehregler oder Touchscreens am Gerät selbst bedient wird“, erklärte Hein. So werden Anwendungsfehler vermieden. Der Clou: Dank der Verbindung des Smartphones mit dem Access Point kann die Zahl der im Raum befindlichen Personen ermittelt werden. „Auf Basis dieser Daten reguliert die App die benötigte Luftreinigung“, ergänzte Filip. Die anonymisiert erhobenen Daten werden anschließend mithilfe einer Künstlichen Intelligenz ausgewertet. Dadurch kann der Filter ein Muster in der Raumnutzung erkennen.

Die Jury von Jugend Forscht lobte das sehr durchdachte Konzept des Prototyps, insbesondere die interdisziplinäre Herangehensweise und die hohen Desinfektionsleistungen. Der Bundessieg war auf 3.000 Euro dotiert – das bislang höchste Preisgeld für die drei Jugendlichen. „Wir haben ja zunächst am Regional- und Landeswettbewerb teilgenommen und dabei 75 beziehungsweise 250 Euro gewonnen. Die haben wir direkt in unser Projekt reinvestiert“, erklärte Pfannkuch. Immerhin kosteten allein die im Gerät verbauten LED insgesamt rund 150 Euro.

Für ihre Zukunft haben die drei ambitionierte Pläne. Zum einen entwickeln sie ihr Forschungsprojekt derzeit bereits weiter. So arbeiten Pfannkuch, Filip und Hein an einem sogenannten Exspirationsfilter.  Ein solcher könnte in Zukunft unter anderem in Krankenhäusern zum Einsatz kommen. Der Filter könnte an Beatmungsgeräte angeschlossen werden und würde so die Luft, die intubierte Patienten ausatmen, desinfizieren. „Dies hätte mehrere Vorteile. Zum einen sind die bisher in diesem Feld angewendeten Filter Einwegprodukte, der von uns entwickelte könnte über mehrere Jahre verwendet werden. Zum anderen reduziert ein solcher Expressionsfilter das Infektionsrisiko für behandelnde Krankenpfleger und Ärzte“, so Pfannkuch.

Doch auch individuell schmieden die Schüler schon konkrete Pläne für ihren weiteren Werdegang. Pfannkuch möchte zunächst das kommende Jahr intensiv nutzen, um sich in verschiedenen Praktika einen Überblick über spannende Berufsfelder zu verschaffen und zudem eigene Projekte in seiner Firma umsetzen.ach dem Abitur möchte er aber auch ein wenig Urlaub machen. Anschließend will er studieren, wenn möglich in Zürich. Jaro Filip ist bereits jetzt selbstständig tätig und bietet Dienstleistungen im IT-Bereich, aber auch die Erstellung professioneller Websites an. Er hat sich auf verschiedene Stipendien beworben und könnte sich ebenfalls ein Studium im Ausland vorstellen, beispielsweise im Fach Wirtschaftsinformatik. Dominik Hein strebt zunächst eine Ausbildung als Fachinformatiker an. Sein Interessensgebiet gilt der Programmierung mit der Spezialisierung im Cybersecurity- und Prozessautomatisierungsbereich.

„Zunächst einmal beglückwünsche ich euch zu eurem Sieg. Das ist eine wirklich tolle Leistung und ich bin beeindruckt von eurem Fachwissen, euren Ideen und euren Lösungsansätzen“, sagte Oberbürgermeister Claus Kaminsky. „Ihr habt in der Gesellschaft ein Problem erkannt und genau auf diesen Bedarf hin ein Gerät entwickelt. Auf solch einem Niveau zu denken und zu arbeiten ist eine große Leistung. Ich bin mir sicher, dass sich die Firmen später um euch reißen werden.“

Als Anerkennung der herausragenden Forschungsleistung überreichte Kaminsky den drei Schülern ein besonderes Zertifikat. Denn: Die Stadt hat für jeden von ihnen im Stadtteil Wolfgang einen neuen Baum gepflanzt. „Diese Urkunde bestätigt euch: Das ist euer Baum. Vielleicht findet ihr ja ab und an die Zeit, ihn mal zu besuchen“, sagte Kaminsky abschließend.