Wasserverschmutzungen durch die Nahrungsmittelproduktion waren bislang nur mittels aufwendiger Verfahren nachzuweisen. Forscher entwickelten nun einen Schnelltest. © Pixabay
Sauberes Wasser ist enorm wichtig, besonders für Industrie und Landwirtschaft. Die TU Wien entwickelte daher unlängst einen DNA-Schnelltest für Wasserverunreinigungen ...
... der helfen soll, Verschmutzungen in der Nahrungsmittelproduktion zu klären.
Wasser spielt in zahlreichen Wirtschaftsbereichen eine wichtige Rolle. Etwa in der produzierenden Industrie, der Pharmabranche oder auch der Landwirtschaft. Verunreinigungen im Wasser sind dabei häufig ein gewaltiges Problem.
Erst kürzlich haben Forscher der Technischen Universität Wien (TU Wien) ein neues, sehr einfaches Verfahren entwickelt, welches Verunreinigungen im Wasser durch Wiederkäuer mithilfe von DNA-Tests direkt vor Ort nachweisen soll. „Bestimmte Bakterien finden sich nur in den Fäkalien ganz bestimmter Tierarten. Wenn man Proben auf DNA-Abschnitte dieser Bakterien untersucht, kann man daher genau sagen, von welchem Lebewesen die Verunreinigungen stammen“, erläutert Georg Reischer vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften der TU Wien.
Methoden, um die Herkunft fäkaler Verunreinigungen im Wasser auf DNA-Basis zu untersuchen, gebe es schon geraume Zeit. Doch bislang seien diese kompliziert, teuer und zeitaufwendig gewesen. So mussten Proben genommen, in ein Labor geschickt und dort genetisch untersucht werden. Die Idee zum einfachen Testverfahren auf DNA-Basis entstand den Forschern zufolge schon vor einigen Jahren, allerdings sei es „gar nicht so einfach“ gewesen, die Methode so anzupassen, dass sie zuverlässig und schnell funktioniere – auch ohne spezielles biotechnologisches Fachwissen.
Übertragbare Technologie
Mittlerweile sei die Technologie aber ausgereift und soll in Form eines einfachen Testgeräts auf den Markt kommen. „Die Bakterien werden zerstört, die DNA wird gezielt vervielfältigt und dann mit einem simplen Streifen nachgewiesen, ähnlich wie bei einem Schwangerschaftstest“, betont Reischer. „Im Grunde ist diese Technik auf ganz unterschiedliche Bakterien und Viren übertragbar, aber wir konzentrieren uns derzeit auf den Nachweis von gefährlichen Keimen im Wasser, weil das ein besonders verbreitetes Problem ist.“
Die chemische Industrie wiederum ist heute eine äußerst energieintensive Branche, welche laut eigenen Angaben das Ziel hat, CO2-neutral zu wachsen. Dafür würden die bestehenden Prozesse kontinuierlich optimiert, fossile Energie- und Rohstoffquellen schrittweise durch erneuerbare ersetzt und emissionsarme Produktionsverfahren entwickelt.
„Wasserstoff wird heute weltweit als Grundstoff in einer Vielzahl von Prozessen in der chemischen Industrie verwendet“, erläutert Hubert Culik, Obmann des Fachverbandes der Chemischen Industrie. „Da dieser aktuell aus Methan gewonnen wird, wobei CO2 freigesetzt wird, spielt er für die Branche am Weg zur Dekarbonisierung eine wichtige Rolle. Es gibt bereits seit Jahren Überlegungen, wie man klimaneutral gewonnenen Wasserstoff in der Produktion nutzen könnte.“ Der dabei verfolgte Ansatz führe über die Elektrolyse von Wasser mithilfe von Strom aus erneuerbaren Quellen.
Energiesparen bei Wasserstoff-Elektrolyse
„Wir müssen uns gleichzeitig bewusst sein, dass die Gewinnung von Wasserstoff durch Elektrolyse wesentlich energieintensiver ist als die herkömmliche Methode“, erklärt Culik. Eine Studie, die vom Fachverband vergangenes Jahr in Auftrag gegeben wurde und welche die Potenziale zur Dekarbonisierung in der chemischen Industrie berechnet habe, kam zu dem Ergebnis, dass die Wasserstoffgewinnung mittels Elektrolyse den dreifachen Wert des Energiebedarfs im Vergleich zur konventionellen Methode aufweise.
Die benötigten Strommengen und die damit deutlich erhöhten Produktionskosten würden sich klarerweise auf die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen auswirken, weshalb bis zur kommerziellen Anwendung noch zahlreiche Hürden zu meistern seien. Eine weitere Herausforderung, die es am Weg zur Wasserstofftechnologie noch zu lösen gelte, liege im Ausbau der notwendigen Infrastruktur, insbesondere der Leitungen zum Transport.
„Für einen Umstieg braucht es massive Investitionen in die Infrastruktur. Die chemische Industrie sieht sich auch hier als wichtiger Player, da sie nicht nur Wasserstoffverbraucher sein wird, sondern auch als dezentraler industrieller Wasserstofferzeuger fungieren kann.“ Auch in die Entwicklung von Wasserstoffspeichern, mit denen überschüssiger erneuerbarer Strom gespeichert werden kann, fließe das Know-how der Branche ein.
„Unsere Dekarbonisierungsstudie zeigt deutlich, dass wir erst am Beginn einer langfristigen Entwicklung stehen, für die einerseits noch sehr viel Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht und auch von der Politik die richtigen Rahmenbedingungen gesetzt werden müssen.“ Neben gezielten Förderungen und Anreizen für Forschung und Investitionen in diesem Bereich ist laut Culik vor allem auch leistbarer erneuerbarer Strom Voraussetzung für das Gelingen des Umstiegs. „Wir dürfen künftig nur noch die effizientesten Anlagen zur Erzeugung von erneuerbarem Strom fördern, um die klimaneutrale Wasserstofftechnologie erfolgreich einsetzen zu können.“ (TM)
www.tuwien.at
www.fcio.at
www.interreg-danube.eu/approved-projects/dridanube
INFO-BOX
Satellitendaten erfassen Dürreschäden
Österreich ist ein wasserreiches Land, trotzdem kommt es in manchen Jahren zu Knappheit mit teils weitreichenden Auswirkungen auf Gesellschaft und Wirtschaft. Der Klimawandel verschärft das Problem zusätzlich.
Allein in den letzten sechs Jahren war Österreich vier Mal von massiven Dürreschäden betroffen. So beziffert die Österreichische Hagelversicherung beispielsweise den Schaden allein in der Landwirtschaft im Jahr 2018 mit rund 210 Millionen Euro. Neben Ernteeinbußen in der Landwirtschaft würden in besonders betroffenen Regionen Gewässer und Brunnen austrocknen.
Dürre ist ein schleichendes Phänomen und manche der Auswirkungen sind nur schwer zu erfassen. Abhilfe soll nun der Blick von weit oben mittels Weltraumtechnologien schaffen. Finanziert vom österreichischen Weltraumprogramm (ASAP) des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie, konnten dafür in Österreich neuartige Dienstleistungen aufgebaut werden. Mittels Radarsatellitendaten lassen sich nunmehr Bodenfeuchte und Trockenheit großflächig erfassen und Schäden dadurch viel besser abschätzen.
Diese Technologie werde nun von den österreichischen Projektpartnern, TU Wien und Earth Observation Data Center (EODC), auch anderen Donauanrainerstaaten im Rahmen des Interreg-Projekts DriDanube zur Verfügung gestellt. Über ein webbasiertes Tool könnten die von den Satelliten gemessenen Bodenfeuchtigkeitsdaten abgerufen und somit Dürre-Ereignisse frühzeitig erkannt und eingeschätzt werden.