Biologie trifft Verfahrenstechnik

Biologie verstehen, technische Prozesse modellieren und am Ende mit der eigenen Bachelorarbeit einen Preis gewinnen: Für Isabel Bühnemann führte der Weg durch den Bachelorstudiengang Biosystemtechnik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg bis zum Förderpreis des Verbands Deutscher Ingenieure (VDI). Heute studiert die 24-Jährige im Master Nachhaltige Verfahrens- und Umwelttechnik weiter.

Die Verbindung von Biologie und Ingenieurwissenschaften war es, die sie nach dem Abitur nach Magdeburg führte. „Nach dem Abitur habe ich einen Bundesfreiwilligendienst gemacht, um herauszufinden, welcher Studiengang wirklich zu mir passt. In dieser Zeit hat ein Schulfreund bereits mit Biosystemtechnik begonnen und mir begeistert von den Praktika erzählt“, erzählt sie. „Da ich mich schon in der Schule sehr für Biologie und Mathematik interessiert und gerne an analytischen Problemlösungen getüftelt habe, war Biosystemtechnik für mich die ideale Kombination.“

Wenn Biologie auf Technik trifft

Biosystemtechnik verbindet biologische Grundlagen mit Verfahrens- und Systemtechnik. Studierende lernen sowohl biologische Prozesse im Labor kennen als auch, wie sich diese Prozesse mathematisch beschreiben, modellieren und technisch nutzen lassen.
„Gegenüber der reinen Biologie bietet Biosystemtechnik den Vorteil, biologische Prozesse nicht nur zu beobachten, sondern technisch nutzbar zu machen“, erklärt Isabel Bühnemann. „Dabei verbindet sie biologische Mechanismen mit mathematischer Modellierung, Regelung und Prozessoptimierung.“

Gerade die ingenieurwissenschaftliche Seite des Studiums hat sie besonders begeistert. „Das Rechnen, Simulieren und Optimieren hat mir von Beginn an am meisten Spaß gemacht. Das war dann auch der Grund, später im Master in Richtung Verfahrenstechnik weiterzumachen.“

Der Einstieg in den Bachelor war unkompliziert: Der Studiengang ist zulassungsfrei, eine reguläre Online-Bewerbung reicht aus. Vorkenntnisse in allen naturwissenschaftlichen Fächern seien aber hilfreich. „Man muss in der Schule in diesen Bereichen keine Einsen geschrieben haben. Viel entscheidender sind Neugier und die Bereitschaft, sich einzuarbeiten. Mit der passenden Motivation packt man das Studium auf jeden Fall.“

Von Biologie bis Regelungstechnik

An ihren Studienstart erinnert sich die 24-Jährige noch gut. „Für mich war dieser Moment sehr aufregend, weil damit ganz offiziell ein neuer Lebensabschnitt begann.“ Besonders die Ersti-Woche blieb ihr in Erinnerung. Nach dem Corona-Lockdown habe sie es genossen, wieder mit vielen Menschen vor Ort zusammenzukommen.

Mit dem Studium änderte sich auch ihr Bild von Biosystemtechnik. „Zu Beginn dachte ich, dass das Studium fast ausschließlich biologisch geprägt sein würde. Ab dem dritten Semester kamen dann allerdings vermehrt verfahrenstechnische Module hinzu.“ Gerade diese Mischung habe sie besonders motiviert.

Die Vielfalt des Studiengangs zeigt sich auch darin, dass die Studierenden in unterschiedlichen Fachbereichen unterwegs sind. Für Regelungstechnik geht es beispielsweise an die Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, medizinische Inhalte werden an der Universitätsmedizin vermittelt.

Besonders die ersten beiden Studienjahre waren für Isabel Bühnemann prägend. Mathematik, Biologie und Chemie gehörten ebenso dazu wie Laborpraktika. „Am spannendsten fand ich jedoch die Module, die alle Grundlagen zusammengeführt haben, wie etwa Prozessdynamik, Strömungsmechanik oder Grundlagen der Systembiologie. Da hat man gemerkt, wie die Theorie aus den ersten Semestern zu einem großen Ganzen verschmilzt.“

Im Labor vom Bakterium zum Protein

Neben Vorlesungen und Übungen bietet der Bachelor auch viele Möglichkeiten, praktische Erfahrungen zu sammeln. In fast jedem Semester stehen Laborpraktika auf dem Programm. Dabei lernen die Studierenden früh, wissenschaftlich zu arbeiten und Ergebnisse zu dokumentieren.

Besonders in Erinnerung geblieben ist Isabel Bühnemann ein Praktikum in Bioverfahrenstechnik. „Wir haben in einer Gruppe über mehrere Tage ein Protein in einem Bakterienstamm kultiviert und es anschließend aus den Zellen extrahiert und aufgereinigt. Einmal den kompletten Prozess von der lebenden Zelle bis zum Endprodukt durchzuspielen, war eine tolle Erfahrung.“

Zum Studium gehört außerdem ein Industriepraktikum. Für Isabel Bühnemann war vor allem die Suche nach einem passenden Unternehmen eine Herausforderung. „Da ich in der Region Magdeburg bleiben wollte, war das Angebot begrenzt und Rückmeldungen von Unternehmen ließen oft lange auf sich warten.“

Ihr Tipp: früh anfangen und sich nicht ausschließlich auf Magdeburg konzentrieren. „Für das Industriepraktikum sucht man sich am besten schon zu Beginn des 6. Semesters einen Platz. Dabei hilft es sehr, auch überregional nach passenden Unternehmen zu suchen.“

Studium, Nebenjob und Fachschaftsrat

Der Arbeitsaufwand im Bachelor sei durchaus spürbar, sagt Isabel Bühnemann. Vorlesungen, Praktika, Protokolle, Abgaben und Prüfungen verlangen eine gute Organisation. „Es ist wichtig, sich die Arbeit über das Semester hinweg einzuteilen. Trotzdem war es absolut machbar. Ich konnte neben dem Studium regelmäßig einem Minijob nachgehen und hatte noch genug Zeit für Freunde, Sport und Freizeitaktivitäten.“

Auch an der Universität engagierte sie sich. Ab dem dritten Semester war sie im Fachschaftsrat aktiv und half unter anderem bei der Ersti-Woche und Veranstaltungen wie dem Prof-Grillen oder dem Semesterclosing. In ihrer letzten Wahlperiode übernahm sie für ein Jahr das Amt der Sprecherin für Finanzen.

Heute arbeitet sie außerdem als Tutorin und unterstützt andere Studierende bei bestimmten Lehrinhalten.

Für die Prüfungen setzt Isabel Bühnemann auf unterschiedliche Lernmethoden. Während in biologischen Modulen Karteikarten und Zusammenfassungen hilfreich seien, gehe es in technischen Fächern stärker um Verständnis und Problemlösung. „Hier war mein Vorgehen, weniger Vorlesungsfolien auswendig zu lernen und stattdessen vor allem die Rechenübungen intensiv durchzugehen.“

Besonders hilfreich sei das Lernen in der Gruppe. Auch KI-Tools könnten unterstützen – allerdings vor allem dann, wenn sie genutzt werden, um Zusammenhänge zu verstehen und Fragen zu klären, statt fertige Lösungen zu übernehmen.

Aus einer Vorlesung wird eine preisgekrönte Bachelorarbeit

Ihr persönliches Highlight war schließlich die Bachelorarbeit. „Es war toll, sich dort auf eine Sache fokussieren zu können und auch den Tag so individuell zu gestalten. Zudem hat es mich sehr gefreut, endlich das Wissen aus den Vorlesungen auf ein Thema anwenden zu können.“

Der Titel ihrer Arbeit klingt zunächst kompliziert: „Konzeption und Evaluierung von Zeitreihenmodellen für die Ersatzmodellierung eines dynamischen, kontinuierlich durchmischten Rührkesselreaktors“.
Was dahintersteckt, lässt sich einfacher erklären: „Ich habe untersucht, ob ein Computer aus vergangenen Messdaten lernen kann, wie sich ein chemischer Reaktor in den nächsten Sekunden verhält“, sagt Isabell Bühnemann.

Das könnte künftig beispielsweise dabei helfen, chemische Anlagen flexibler zu steuern, wenn sich die Bedingungen verändern. In ihrer Arbeit verglich sie zwei Modelle miteinander und untersuchte, welches das Verhalten des Reaktors besser vorhersagen kann.

Auf das Thema war sie durch die Vorlesung „Prozessdynamik“ am Lehrstuhl für Systemverfahrenstechnik aufmerksam geworden. „Die Vorlesung hat mich damals am meisten begeistert. Deshalb wollte ich meine Arbeit unbedingt in diesem Bereich schreiben.“

Ihr Betreuer Alexander Geschke vom Max-Planck-Institut schlug ihr schließlich das konkrete Thema vor. Während der Arbeit tauschten sie sich regelmäßig über die Zwischenstände und Ergebnisse aus. Die Verteidigung fand aufgrund der engen Verbindung zwischen der Abteilung für Prozesstechnik am Max-Planck-Institut und dem Lehrstuhl für Systemverfahrenstechnik der Uni Magdeburg vor beiden Gruppen statt.

Nach Abschluss der Arbeit wurde sie auf Initiative ihres Betreuers für den Förderpreis des Verbands Deutscher Ingenieure nominiert. Der Preis zeichnet herausragende Abschlussarbeiten und Dissertationen in den Ingenieur- und Naturwissenschaften aus. Isabel Bühnemann gewann den ersten Platz in der Kategorie „Energie- und Prozesssysteme“ und erhielt ein Preisgeld von 150 Euro.
„Ich habe mich riesig gefreut, dass meine Arbeitsgruppe meine Bachelorarbeit für preiswürdig hielt und der VDI die Arbeit letztendlich ausgewählt hat. Das war eine tolle Bestätigung.“

Mit Biosystemtechnik in den Master

Nach dem Bachelor wechselte Isabel Bühnemann in den Master Nachhaltige Verfahrens- und Umwelttechnik, ebenfalls an der Uni Magdeburg. Der Übergang war unkompliziert und ohne zusätzliche Brückenmodule möglich.

„Der Bachelorstudiengang Biosystemtechnik liefert dafür alle nötigen Grundlagen. Rückblickend war dieser Masterstudiengang genau die richtige Entscheidung für mich.“

Besonders profitiert sie dabei von den Programmierkenntnissen aus ihrer Bachelorarbeit. Für die Arbeit hatte sie Python gelernt. Auch das strukturierte Arbeiten an einem größeren wissenschaftlichen Projekt hilft ihr heute im Master.

Die beruflichen Möglichkeiten nach einem Studium der Biosystemtechnik sind vielfältig. Sie reichen von biologischer Analytik und Diagnostik bis zu Tätigkeiten in der Industrie, etwa in der Pharmaindustrie oder Abwasseraufbereitung.

„Was ich aus der Biosystemtechnik vor allem mitgenommen habe, ist die interdisziplinäre Denkweise. Sie ermöglicht mir, Prozesse als Gesamtsysteme zu betrachten und komplexe Zusammenhänge mathematisch zu modellieren.“

„Man muss nicht von Tag eins an alles perfekt können“

Wer sich für den Bachelor interessiert, sollte vor allem Neugier mitbringen, sagt Isabel Bühnemann. „Man muss nicht von Tag eins an alles perfekt können. Fehler zu machen und sich schrittweise einzuarbeiten, gehört zum Studium einfach dazu. Und es ist auch völlig okay, mal durch eine Prüfung durchzufallen. Davon geht die Welt nicht unter.“

Besonders wichtig sei es, Kontakte zu knüpfen. „Mein wichtigster Tipp für den Start ist, unbedingt zur Ersti-Woche zu kommen. Sich früh mit den Kommilitonen und auch mit den Studierenden aus höheren Semestern zu vernetzen, hilft ungemein, Lerngruppen zu finden und die besten Tipps für die ersten Semester mitzunehmen.“

Für sie selbst steht inzwischen fest, wie es weitergehen soll: Nach dem Master möchte Isabel Bühnemann promovieren. „Am liebsten im Bereich der Systemverfahrenstechnik mit Fokus auf nachhaltige Prozesse. Da ich gemerkt habe, wie viel Spaß mir eigenständiges Forschen macht, habe ich diesen Weg für mich gewählt.“.