Ecoplas – Entwicklung eines Vor-Ort-Messsystems zur Bestimmung der E.coli-Belastung in Wasser

Mit der EU-Verordnung 2020/741 ist seit Juni 2023 die landwirtschaftliche Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser einheitlich geregelt. Zum Schutz der Gesundheit werden darin mikrobiologische Mindestanforderungen definiert, die nur durch eine gezielte Desinfektion erreichbar sind. Die Konzentration von Indikatororganismen kann derzeit nur über kulturelle Verfahren im Labor überwacht werden, wodurch bis zum Befund z. B. beim wichtigen Fäkalindikator E. coli i. d. R. mind. zwei Tage vergehen. Um diese Kontrolllücke zu schließen, soll in »Ecoplas« ein Messsystem zur Nahe-Echtzeit-Detektion sowohl der E. coli-Konzentration als auch der Zellviabilität entwickelt werden.

Die Arbeiten des Fraunhofer IKTS konzentrieren sich auf Konzeptionierung, Aufbau, Test und Validierung der plasmonischen Sensoreinheit für das Online-Messsystem. Diese Sensoreinheit ist das Kernstück des Analytiksystems und besteht aus einer nanostrukturierten Goldoberfläche, die in ein mikrofluidisches und elektronisches System eingebettet wird. Auf der Goldoberfläche findet kombiniert sowohl die Messung der E.coli-Bakterienanzahl als auch deren Viabilität statt.

Das Messsystem wird als vor Ort einsetzbares Gerät mit einer miniaturisierten Detektorelektronik und automatisierten fluidischen Prozessen umgesetzt. In Demo-Messkampagnen werden Anwendungen in der Wiederverwendung von Abwasser für landwirtschaftliche Bewässerung sowie zur Gewässerüberwachung erprobt und mit Anwenderdialogen begleitet. So kann vor Ort die Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser nach bedarfsgerechter und ressourcenschonender Desinfektion sichergestellt werden. Damit leistet das Projekt einen wesentlichen Beitrag zum Schutz der knapper werdenden Ressource »Wasser«, insbesondere von Grund- und Oberflächenwasser, das aufgrund des Klimawandels häufiger für Bewässerungszwecke eingesetzt werden muss.  

 

Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt

Förderkennzeichen: 13N17083

Projektzeitraum: 1.11.204-31.10.2027

Projektpartner:

• Abwasserverband Braunschweig
• dresden electronik ingenieurtechnik GmbH
• ECH Elektrochemie Halle GmbH (Projektleitung)
• Emscher Wassertechnik GmbH
• GeSiM – Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH
• Institut für Hygiene und Public Health / Universitätsklinikum Bonn 
• Institute for Social-Ecological Research (ISOE) GmbH
• Emschergenossenschaft/Lippeverband (assoz. Partner)
• Xylem Services GmbH (assoz. Partner)