Technologie

Wenn blaue Algen blühen

17.08.2020 - Mobiler Schnelltest soll giftige Blaualgen schnell und zuverlässig erkennen.

Verfärbt sich im Sommer das Wasser in Badeseen und Teichen grün, handelt es sich dabei oft um Cyanobakterien. Diese auch Blaualgen genannten Mikro­organismen können einige der gefährlichsten natürlich vorkommenden Gifte auf der Welt in sich tragen, die Cyanotoxine. Insbesondere Kinder, aber auch Wasser­sportler und Hunde sind durch sie gefährdet. Denn das Verschlucken oder der Haut­kontakt mit den Blaualgen kann unter anderem zu Haut- und Schleim­haut­reizungen, Durchfall oder Fieber führen. Deswegen werden befallene Gewässer regelmäßig gesperrt. Um Gewässer sicherer zu machen, will das neue Verbund­forschungs­projekt „CyanoBakterien und -toxin Erfassung (CyBER)“ in den nächsten drei Jahren einen mobilen Schnelltest zum Erkennen der giftigen Blaualgen entwickeln. 
 

Wissenschaftlicher Partner des Projektes ist das HOT – das Hannoversche Zentrum für Optische Technologien – an der Leibniz Universität Hannover unter Geschäfts­führer Bernhard Roth, der auch die Arbeits­gruppe F1 - Präzisions­messwesen (Metrologie) im Exzellenz­cluster PhoenixD (Photonics, Optics, and Engineering – Innovation Across Disciplines) leitet: „In diesem Projekt übertragen wir in der Grundlagen­forschung entwickelte optische Technologien in die Praxis und ermöglichen so innovative und präzise Messtechnik“, sagt Roth. „Langfristig möchten wir solche komplexen Systeme mittels additiver Fertigung, also zum Beispiel 3D-Druck, realisieren, sie mit künstlicher Intelligenz ausstatten und für die breite Nutzung verfügbar machen. Das passt sehr gut zu unserem Exzellenz­cluster PhoenixD, der die Grundlagen für die digitale, individualisierte Optik-Produktion der Zukunft erforscht.“ 

Das Umweltanalytikunternehmen bbe Moldaenke aus Schwentinental bei Kiel koordiniert das Verbund­projekt, dem auch das Institut für Hygiene und Umwelt in Hamburg, das die Wasser­ressourcen in der Region überwacht, sowie der Mess­geräte­hersteller ADM aus Krems II bei Bad Segeberg, angehören. Finanziert wird das Projekt durch die Förder­initiative „KMU-innovativ: Photonik und Quanten­technologie“ des Bundes­ministeriums für Bildung und Forschung. 
Technisch wollen die Forscher mehrere optische Technologien miteinander kombinieren: Fluoreszenzdetektion, Holographie und Raman­spektroskopie. So können die chemische Zusammen­setzung der Stoffe auf molekularer Ebene erkannt sowie Form und Lage der Objekte bestimmt werden. 

Die Wasserproben werden kontaktlos und präparationsfrei nur mittels optischer Verfahren untersucht. Das geplante Verfahren wird auch bereits gebildete, aber noch nicht freigesetzte Cyanotoxine erkennen sowie nicht giftige, aber zur späteren Gift­bildung fähige Cyanobakterien erfassen. „Mit dieser Innovation wird es möglich sein, potenziell gefährdete Gewässerbereiche effektiv zu überwachen“, sagt Christoph Wetzel, Doktorand und wissen­schaftlicher Mitarbeiter am HOT. „Unser Verfahren bedeutet eine deutliche Verbesserung gegenüber dem aktuellen Stand der Wissenschaft und Technik“, sagt Ann-Kathrin Kniggendorf, in deren Gruppe am HOT die Forschungs­arbeiten durchgeführt werden. 

Regine Redelstein, Leiterin des Referats Aquatische Biologie und Öko­toxikologie am Institut für Hygiene und Umwelt in Hamburg, sagt: „Mit der Technik kann bereits vor Ort das Gefährdungs­potential einer Cyano­bakterien­blüte bewertet werden, sodass schneller als bisher Entscheidungen über die Sperrung eines Gewässers getroffen werden können. Das wäre in Hamburg unter anderem vor Groß­veranstaltungen, wie zum Beispiel dem jährlich stattfindenden Iron Man oder Triathlon, bei denen in der Alster geschwommen wird, von großer Bedeutung.“

„Das Projekt bedeutet für meine Firma bbe nicht nur einen optischen Quantensprung“, sagt Christian Moldaenke, Geschäftsführer von bbe Moldaenke, „sondern auch einen ökologischen und wirtschaftlichen. Die Überwachung und Sicherung von Bade­gewässern und Trink­wasser kann extrem verdichtet stattfinden, der Einzeltest wird nur noch für einen Bruchteil der bisherigen Kosten durchführbar sein.“ Zumal für die Anwendung kein Fach­personal nötig sein wird. Großes Markt­potenzial sieht das Team nicht nur bei Aufsichts­behörden und Trinkwasser­versorgern, sondern auch bei Aquakultur­betreibern, Fischern und Betreibern von Badeseen. 

U. Hannover / DE
 

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