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Neue Nachweismethode für hormonartige Rückstände im Wasser

Seit einigen Jahren wächst – sowohl in der Forschung wie auch in der Öffentlichkeit – das Bewusstsein für endokrine Substanzen in Flüssen und im Abwasser. Diese hormonähnlichen Schadstoffe stammen aus Pestiziden, Industriechemikalien sowie menschlichen und tierischen Ausscheidungen, die oft noch Spuren von Arzneimitteln enthalten. Forscher vermuten, dass sie Veränderungen im menschlichen und tierischen Hormonhaushalt verursachen können.

Die üblichen chemisch-analytischen Tests können nur jeweils vordefinierte Substanzen erkennen und sind daher für den Nachweis oftmals noch unbekannter endokriner Stoffe nicht geeignet. Denn bei diesen handelt es sich um eine uneinheitliche Stoffklasse aus etwa 150 Substanzen – einige Schätzungen gehen jedoch von bis zu 70.000 Stoffen aus – die entweder selbst Hormone sind oder den Hormonhaushalt stören. Bisherige biologische Tests sind teuer und aufwändig. Der Yeast-Estrogen-Assay, kurz YES-Test, hingegen zeichnet sich dadurch aus, dass er auch bisher undefinierte Substanzen nachweisen kann, ohne menschliche Zelllinien auskommt und in Standardlabors möglich ist.

Auch weil Tests für endokrine Substanzen bisher kaum evaluiert sind, testeten die Arbeitsgemeinschaft Wasserwerke Bodensee Rhein (AWBR) zusammen mit dem Technologiezentrum Wasser in Karlsruhe den YES-Test im Vergleich mit chemisch-analytischen Verfahren. Dazu entnahmen die Wissenschaftler Proben aus Oberflächengewässern sowie verschiedenen Stufen der Kläranlage Breisgauer Bucht. Die Ergebnisse zeigten auf, dass die Beeinträchtigung durch estrogen wirksame Stoffe über den Trinkwasserpfad als gering einzustufen sind. Nichtdestotrotz ist es für die Versorgungssicherheit wichtig, dass der Eintrag von schwer abbaubaren anthropogenen Stoffen mit endokrinem Potenzial in die aquatische Umwelt kontrolliert und weiter reduziert wird.

Projektdaten

Projektnummer 2009-11
Projektart Forschung und Studien
Projektträger AWBR Arbeitsgemeinschaft Wasserwerke Bodensee Rhein
Laufzeit Juli 2009 bis März 2014
Zuschuss 112.100

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Unterstützung der Hydrolyse durch aerobe Produktion von Enzymen unter Verwendung von Gärresten in einer Biogasanlage
Offenburg

Enzymvorstufe verbessert Biogasproduktion

Bei Energiepflanzen der zweiten Generation nutzt man zunehmend nicht nur Teile sondern die gesamte Pflanze. Dies bedeutet jedoch auch, dass zunehmend cellulosehaltige Substrate in die Biogasanlagen gelangen. Cellulose ist Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände und besteht aus Kohlenhydraten, welche die Mikroorganismen nur schlecht oder schwer abbauen können. Die Forschung konzentriert sich deshalb darauf, diese Kohlenhydrate durch Hydrolyse – d.h. eine chemische Spaltung mit Wasser - besser zu zersetzen. Dafür kann man das Substrat beispielsweise mechanisch besser zerkleinern oder Druck und Temperatur in den Gärbehältern verändern. Die Hochschule Offenburg verfolgt einen dritten Weg: Sie setzt hydrolytisch wirkende Enzyme ein – ein Ansatz, der andernorts bereits erfolgreich erprobt wurde. Anstatt ständig neue Enzyme zuzusetzen, zielte man in Offenburg darauf, sie im Gärprozess selbst fortlaufend herzustellen. Dazu trennten die Forscher einen Nebenfermenter ab und füllten ihn mit einem Kultivierungsmedium aus einem Teil Gärrest sowie einem cellulosehaltigem Teilstrom. Der mineralstoffreiche Gärrest versorgt die enzymproduzierenden Pilze und Bakterien mit Nährstoffen, die Cellulose sorgt für die notwendige Stärke. Die Wärme aus dem Hauptfermenter sichert die notwendige Temperatur. Das nun enzymhaltige Gemisch fließt dann später wieder dem Hauptfermenter zu. Ziel des Projektes war es, Pilze und Bakterien zu identifizieren, die thermophil wachsen und besonders gut die gewünschten Enzyme produzieren. Anschließend entwickelten die Forscher Analyseparameter und optimieren die Zusammensetzung von Substrat und Kultivierungsmedium. Nach der Wirtschaftlichkeitsberechnung entwickelten sie dann ein Model um die Fermentationsstufe mit Enzymeinsatz vom Labor auf größere Anlagen zu übertragen. Das Offenburger Model bietet mehrere Vorteile für viele ähnliche Biogasanlagen in Deutschland: Die Ausbeute an Biogas steigt während gleichzeitig bisher ungenutzte cellulosehaltige Substrate zum Einsatz kommen können. Durch die Enzyme verbleibt das Substrat außerdem kürzer im Hauptfermenter. Weil der Gärrest als Kultivierungsmedium dient, können die Anlagenbesitzer außerdem ihre Lager verkleinern.