Biosensoren – Alarmsysteme für die Überwachung von Trink- und Prozesswasser

Trinkwasser unterliegt vielfältigen, in den meisten Fällen nicht vorhersehbaren Gefährdungen. So können Reparaturarbeiten, Industrieunfälle oder Pestizide aus der Landwirtschaft über das Grundwasser zum Eintrag von Verunreinigungen in Leitungsnetze führen. Insbesondere bei dezentralen und mobilen Systemen ist zudem ein gezielter Eintrag toxischer Verbindungen durch kriminelle oder terroristische Anschläge nicht auszuschließen.

Herausforderung: Gewährleistung einer sicheren Versorgung

Um zu verhindern, dass kontaminiertes Trinkwasser zum Verbraucher gelangt, muss das Wasser daher im Verteilungssystem selbst konstant überwacht werden. Eine schnelle Reaktion auf die Verunreinigung mit Giftstoffen ist dabei nur möglich, wenn das Analysesystem direkt mit der Anlage oder dem Rohrleitungssystem als Online-Messsystem verbunden ist.

In der Industrie ist die Behandlung von Prozesswasser mit chemisch-physikalischen Verfahren angezeigt. Für eine zeitnahe und lückenlose Überwachung der Behandlungsverfahren sind Biosensoren geeignet und können für die individuellen Anforderungen ausgewählt und angepasst werden.

Unsere Lösung: Echtzeit-Alarmsysteme mit Biosensoren als Frühwarnsysteme

Eine rasche Reaktion ist nur möglich, wenn das Nachweissystem direkt mit der Anlage oder dem Rohrleitungssystem als Inline-Messtechnik verbunden ist. Biosensoren aus lebenden Zellen reagieren rasch auf toxische Substanzen und eignen sich daher hervorragend für einen Einsatz in Inline-Alarmsystemen. Darüber hinaus sind auch portable Systeme für eine Onsite-Messtechnik denkbar, für den flexiblen Einsatz beispielsweise in Katastrophengebieten, zur Kontrolle mobiler Wassertanks von Reisebussen und Schifffen.

Leistungsangebot

Das Fraunhofer IGB arbeitet gemeinsam mit Partnern an Alarmsystemen, die durch eine rasche Reaktionszeit ein Online-Monitoring erlauben. Als Biosensoren setzen wir verschiedene Bakterienstämme sowie mammalische Zelllinien in geeigneten Messzellen ein. Die biologischen Systeme unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Stoffwechseleigenschaften, ihres Zellaufbaus und ihrer Sensitivität gegenüber chemischen Stoffen und Toxinen biologischen Ursprungs. Für die Bewertung der Reaktionen setzen wir unterschiedliche Messprinzipien ein.

Vorteile von Biosensoren

  • Monitoring vor Ort möglich
  • Rasche Reaktion des Sensors (Reaktionsdauer < 5 min)
  • Nachweis der toxischen Wirkung von chemischen Stoffen oder Toxinen biogenen Ursprungs
  • Alarmweitergabe basiert auf Reaktion der Biosensoren

Einsatzgebiete von Frühwarnsystemen

  • Kommunale Trinkwasserversorgung
  • Dezentral betriebene Wasseraufbereitungsanlagen in Touristikzentren oder an militärischen Standorten
  • Transportable Tanks in Schiffen, Flugzeugen, im Katastrophenschutz und bei der Versorgung von Einsatztruppen in Krisengebieten
  • Überwachung der Prozesswasseraufbereitung in der Industrie

Referenzprojekte

AquaBioTox – Biologische Sensoren für die Online-Überwachung von Trinkwasser

 

In dem Vorhaben »AquaBioTox« wurden Lösungen für die kontinuierliche Online-Überwachung von Trinkwasserleitungen erarbeitet. Dafür wurde ein ganzzellbasiertes Sensorkonzept mit immobilisierten Bakterien und mammalischen Zellen entwickelt.

Toxikomb – Gefahrstoffdetektion durch Kombination physikalischer und biologischer Sensorik

 

Kontaminationen aus Industrieabfällen, gezielte Giftanschläge oder Verunreinigungen durch Pestizidauswaschungen lanwirtschaftlicher Nutzflächen sind unvorhersehbare Ereignisse. Physikalische und biologische Verfahren kommen im Projekt zusammen, um mit einer verbesserten, vor allem aber raschen Gefahrstoffdetektion im Trinkwasserbereich eine innovative Lösung anzubieten.

ResiWater – Sensornetzwerke und Bewertungs-Tools zur Erhöhung der Resilienz von Trinkwasserinfrastrukturen

Ziel des deutsch-französischen Verbundprojekts ResiWater ist es, die Sicherheit und Robustheit von Trinkwasserversorgungssystemen gegenüber möglichen Gefährdungen durch Naturkatastrophen, Ausfall von IT-Infrastruktur oder Terroranschlägen zu erhöhen. Hierzu werden am Fraunhofer IGB neuartige Sensoren und sichere Sensornetzwerke, Detektionsverfahren und Monitoring-Tools entwickelt.

 

Laufzeit: Juli 2015 – Juni 2018