"Insbesondere in Gewässern, in die regelmäßig Abwässer eingeleitet werden, kann die Schnellerkennung dazu beitragen, Umweltsünder zu erfassen, den Abwasserzulauf zu sperren und damit Umweltschäden auf ein Minimum zu begrenzen", erklärt Helmut Grothe, der dem Forscherteam an der TUM angehört, gegenüber pressetext. "Das Gerät besteht aus Biohybrid-Sensorchips, die die vier Parameter Temperatur, pH-Wert, Sauerstoffgehalt und Impedanz im Wasser überprüfen", erklärt der Fachmann. Damit könne permanent die Konzentration von Giftstoffen im Wasser gemessen werden. Die Ergebnisse werden über ein handelsübliches Mobiltelefon an einen Internet-Server übermittelt. Für die Erfindung, die es derzeit zwar nur als Einzelstücke gibt, haben die Forscher den E.ON-Umweltpreis 2008 erhalten.
"Als eigentliches Sensorelement fungieren Algen, die dem jeweiligen Gewässer entnommen worden sind, und deren Stoffwechsel auf chemische Veränderungen relativ rasch reagiert", so Grothe. Die Algen sind an die jeweiligen Gewässer und an deren Grundbelastung angepasst, würden aber bei einem eventuellen Gifteintrag ziemlich rasch und deutlich reagieren. Zur Überwachung von Trinkwasserreservoirs werden üblicherweise Goldorfen eingesetzt. "Diese Fische reagieren sehr empfindlich auf Wasserveränderungen und wurden daher häufig zur Überwachung von Trinkwasserreservoirs verwendet." Bei dem von den Münchner Forschern entwickelten System agieren statt den Fischen Algen, die am Sensorchip aufgetragen sind und ebenso empfindlich auf Verunreinigungen reagieren.
Über eine kleine Pumpe wird im Abstand weniger Minuten Wasser entnommen und dem Sensorchip zugeführt. Die Untersuchung geeigneter Algen erfolgte in wissenschaftlicher Kooperation mit der Limnologischen Station der TUM in Iffeldorf. "Etwa einmal pro Monat müssen die Chips ausgetauscht werden", erklärt Grothe. Die Biosensorchips werden von Cellasys hergestellt und geliefert. "Dieses Unternehmen hat sich darauf spezialisiert, lebende Zellen auch auf andere Wirkstofftests einzusetzen", erklärt Grothe. So arbeite man daran, die Empfindlichkeit von Krebszellen auf Chemotherapeutika zu testen. Auch können bestimmte kosmetische Substanzen auf Hautverträglichkeit überprüft werden, um dem Verbot der Tierversuche entgegenzukommen.
Die Umweltpreis-Jury hat die Idee, die Technik des "Intelligent Mobile Lab" - der mobilen Analytik mittels Einkanal-Messgerät auf Mikrosensorarray-Basis mit biohybriden Bauelementen - zur permanenten Überwachung von Gewässern einzusetzen, gelobt. "Besondere Erwähnung fand dabei auch, dass die vorhandenen Mobilfunknetze zur Datenübertragung genutzt werden und so mit relativ geringem technischem Aufwand ein erheblicher Beitrag zum Erhalt sauberer Gewässer geleistet werden kann", erklärt Grothe. "Die Messgeräte werden durch Akkus betrieben, die mit Solarzellen aufgeladen werden. Das bedeutet, dass sie prinzipiell überall dort eingesetzt werden können, wo ein Mobilfunknetz verfügbar ist." Sind die Biohybrid-Sensorchips einmal installiert, kann innerhalb weniger Minuten die Veränderung der Wasserqualität online und in Realzeit mitverfolgt werden. (pte)