Am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP, einem der führenden Forschungs- und Entwicklungspartner für Elektronenstrahlanwendungen, werden darauf basierende Verfahren und Anlagen zum Einsatz in Medizin, Pharma und zum Schutz von Ressourcen und Umwelt entwickelt. Das Nuclear and Energy Research Institute (IPEN) in São Paulo ist die führende brasilianische Einrichtung für Umwelttechnologien und erneuerbare Energie. Beide Einrichtungen wollen nun kooperieren und stellen u. a. ihre Kompetenzen zur effektiven Abwasserbehandlung in einem Workshop am 6. und 7. November 2017, am IPEN, in São Paulo, Brasilien vor: AcEL – ACCELERATED ELECTRONS FOR LIFE.

Unser Abwasser durchläuft einen komplizierten Klärungsprozess an dessen Ende sauberes Trinkwasser stehen sollte. Der Verband kommunaler Unternehmen (VKU) stellte in einer aktuellen Pressemeldung (siehe Link unten) klar heraus, dass nach mechanischer, biologischer und chemischer Klärung und dem Durchlaufen einer vierten Reinigungsstufe in modernen Kläranlagen Spurenstoffe nur verringert, jedoch nie ganz vermieden oder gar entfernt werden können. Er hat daher ein Policy Paper an die Politik übergeben, das einen verantwortungsvollen Umgang mit Spurenstoffen fordert. Um die Trinkwasserressourcen bestmöglich zu schützen, müssten Spurenstoffe frühzeitig vermieden oder zumindest reduziert werden.

Weltweit forschen Wissenschaftler mit Hochdruck an Methoden zur Abwasserbehandlung. Auch das Fraunhofer FEP und das IPEN haben sich dieser Aufgabe gestellt. Sie setzen auf beschleunigte Elektronen.

„Niederenergetische Elektronen sind ein vielseitiges Werkzeug, das wir zur erfolgreichen Keimabtötung nutzen oder damit Hormon- und Pharmakarückstände im Abwasser unschädlich machen.“, erläutert Frank-Holm Rögner, Leiter der Abteilung Elektronenstrahlprozesse, den Ansatz des Fraunhofer FEP. „Dabei sind die Verfahren nicht nur wirtschaftlich, sondern in Bezug auf ihren Energie- und Ressourceneinsatz anderen Verfahren meist deutlich überlegen.“

Die Forscher vom Fraunhofer FEP haben bereits Erfahrungen auf dem Gebiet der effektiven Behandlung von kleinen Flüssigkeitsmengen im Labormaßstab und wollen nun das Verfahren für größere Abwassermengen optimieren. Sie konzentrieren sich zunächst auf kompakte Lösungen für die Behandlung kleiner Flüssigkeitsmengen nah am Verursacher der Kontamination. Die Behandlung hoch konzentrierter Kontaminationen ist wesentlich effektiver, als im Klärwerk riesige Wassermengen mit sehr geringen Schadstoffkonzentrationen zu behandeln. Zum Entwicklungskonzept gehört auch die Erarbeitung neuer, kompakter Elektronenbeschleuniger im Mittelenergie-Bereich bis 600 Kiloelektronenvolt (keV).

Das brasilianische Partnerinstitut IPEN hat bereits gute Erfahrungen in der Abwasserbehandlung mit Hochenergie sammeln können (10 MeV).

Dr. Wilson Aparecido Parejo, Generaldirektor des IPEN, ist sich sicher: „Unsere Kompetenzen ergänzen sich in idealer Weise. Wir können sie zum Schutz der Umwelt bündeln und so wirksam zum Schutz der lebensnotwendigen Ressource Wasser beitragen.“ Beide Institute stellen gemeinsam mit weiteren Partnern diese Kompetenzen, aber auch andere Umwelttechnologien, auf einem Workshop am 6. und 7. November 2017, am IPEN, in São Paulo, Brasilien vor: AcEL – ACCELERATED ELECTRONS FOR LIFE.

Industriepartner und Wissenschaftler können auf der Veranstaltung den effektiven Einsatz der Technologien diskutieren. Für Entscheider aus Politik und Wirtschaft wird außerdem eine wichtige Informationsplattform geboten. Ziel ist es, das Innovationspotenzial beschleunigter Elektronen für die Umwelt zu nutzen und weiter in die Praxis zu überführen.
Der Workshop wird ebenfalls unterstützt durch das Deutsche Wissenschafts- und Innovationshaus São Paulo sowie die National Nucelar Energy Commission (CNEN) und das CNPq – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

Über AcEL
Fraunhofer FEP und IPEN präsentieren neue Technologien für die Abwasseraufbereitung: Vom 6. – 7. November veranstalten beide Institute gemeinsam den Workshop: „AcEL – ACCELERATED ELECTRONS FOR LIFE“ mit freundlicher Unterstützung des Deutschen Wissenschafts- und Innovationshauses in São Paulo. Die Veranstaltung wird in den Räumlichkeiten des IPEN an der Universität von São Paulo stattfinden und hat das Ziel, Spezialisten und Unternehmer sowie Partner und Entscheider aus Politik und Wirtschaft zusammenzubringen, um über neue Technologien wie die Nutzung beschleunigter Elektronen z. B. zur Abwasserbehandlung, zur Impfstoffinaktivierung oder zur Saatgutbehandlung zu diskutieren.

Über das IPEN
Das Nuklear- und Energieforschungsinstitut IPEN ist eine brasilianische Institution, die durch die nationale Nuklearenergiekommission CNEN technisch und finanziell verwaltet und unterstützt wird. Das IPEN ist das national führende Forschungsinstitut in den Bereichen Radiopharmazie, Anwendung von ionisierender Strahlung, Nuklearforschung und -technologie, Kernreaktoren und Brennstoffkreislauf, Umweltwissenschaften und -technologie, erneuerbare Energien, Materialien und Nanotechnologie, Biotechnologie, Lasertechnologie und Ausbildung.
Das Institut feiert sein 61-jähriges Bestehen im August 2017 und das IPEN-CNEN/SP Graduiertenprogramm für Nukleartechnologie in Zusammenarbeit mit der Universität São Paulo beging bereits im März 2016 sein 40-jähriges Jubiläum. Das Radiation Technology Centre (CTR) am IPEN-CNEN wurde vor 45 Jahren gegründet und steht für die Umsetzung und den Transfer der Bestrahlungstechnik und Radioisotopanwendungen in die Industrie, den Gesundheitssektor, die Landwirtschaft und den Umweltschutz in Brasilien. Ziel des Institutes ist die Schaffung wissenschaftlichen Know-Hows, die Entwicklung gut ausgebildeten Personals, der Technologietransfer und die Erarbeitung von Produkten und Dienstleistungen, die in vielen Bereichen der Brasilianischen Gesellschaft nutzbar sind.

Über das Deutsche Wissenschafts- und Innovationshaus – São Paulo
Das Deutsche Wissenschafts- und Innovationshaus São Paulo (DWIH-SP) wurde 2009 vom Auswärtigen Amt in Zusammenarbeit mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung gegründet. Durch das DWIH-SP soll einerseits die Sichtbarkeit des Technologiestandortes Deutschland in Brasilien gesteigert und andererseits sollen Synergien und der Austausch zwischen wissenschaftlichen Institutionen in Deutschland und Brasilien gefördert werden – insbesondere in São Paulo, dem größten Zentrum der brasilianischen Forschung und deutscher Unternehmen im Ausland. Sowohl in Deutschland als auch in Brasilien werden Wissenschaft und Innovation als grundlegende Bereiche angesehen, um die wirtschaftliche, soziale und nachhaltige Entwicklung zu gewährleisten. Seit über 40 Jahren fördern beide Länder eine umfassende und fruchtbare Wissenschaftskooperation. Das DWIH-SP vereint die Vertretungen verschiedener deutscher Forschungs- und Förderorganisationen unter einem Dach und präsentiert Deutschland als einen Partner für Exzellenz und hohe Wettbewerbsfähigkeit in Wissenschaft und Innovation.
Als wichtige Anlauf- und Vermittlerstelle für Personen und Institutionen, aus Brasilien und Deutschland, zu Themen in den Bereichen Hochschulbildung, Wissenschaft, Forschung und wissenschaftsbasierte Innovation, trägt das DWIH-SP durch seine Programmarbeit zur nachhaltigen, sozialen und wirtschaftlichen Entwicklung beider Länder bei.

Über Fraunhofer FEP
Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP arbeitet an innovativen Lösungen auf den Arbeitsgebieten der Vakuumbeschichtung, der Oberflächenbehandlung und der organischen Halbleiter. Grundlage dieser Arbeiten sind die Kernkompetenzen Elektronenstrahltechnologie, Sputtern, plasmaaktivierte Hochratebedampfung und Hochrate-PECVD sowie Technologien für organische Elektronik und IC-/Systemdesign.

Fraunhofer FEP bietet damit ein breites Spektrum an Forschungs-, Entwicklungs- und Pilotfertigungsmöglichkeiten, insbesondere für Behandlung, Sterilisation, Strukturierung und Veredelung von Oberflächen sowie für OLED-Mikrodisplays, organische und anorganische Sensoren, optische Filter und flexible OLED-Beleuchtung.

Ziel ist, das Innovationspotenzial der Elektronenstrahl-, Plasmatechnik und organischen Elektronik für neuartige Produktionsprozesse und Bauelemente zu erschließen und es für unsere Kunden nutzbar zu machen.

Der Klimawandel verschärft den Wassermangel vor allem in Regionen, die bereits heute mit Wasserknappheit kämpfen. Gleichzeitig steigt weltweit der Bedarf an sauberem Trinkwasser, Bewässerungswasser für die Landwirtschaft und Brauchwasser für die Industrie. Im Verbundprojekt TRUST arbeiten deshalb Experten verschiedener Disziplinen zusammen und entwickeln ganzheitliche Planungswerkzeuge und neuartige integrierte Wasserver- und Abwasserentsorgungskonzepte für eine nachhaltige Wasserversorgung mit dem Vorrang für die Trinkwasserversorgung. Die Koordination übernimmt das Zentrum für Interdisziplinäre Risiko- und Innovationsforschung (ZIRIUS) der Universität Stuttgart.

Zukunftsfähiges Wasserressourcenmanagement erreichen
Wissenschaftler der Ingenieurs-, Natur- und Sozialwissenschaften aus Stuttgart und Karlsruhe wollen gemeinsam mit vier Praxispartnern diese Ziele erreichen:
• Verbesserte Methoden, um Wassermenge und -qualität von Oberflächengewässern genauer zu erfassen.
• Beteiligungsverfahren, um Interessen verschiedener Akteure auszuhandeln.
• Neue Konzepte für effizientere Wasserver- und Abwasserentsorgungssysteme.

TRUST verknüpft boden- und satellitengestützte Hyperspektral-Fernerkundung, Wasserhaushaltsmodellierungen und strategische Entscheidungsinstrumente miteinander, um neue Ver- und Entsorgungskonzepte im Wassersektor zu entwickeln und zu planen. Am Beispiel Lima/Peru, das regelmäßig unter dem Wetterextrem El Niño leidet, werden an die Gegebenheiten vor Ort angepasste technische Lösungen für ein nachhaltiges Wasserressourcenmanagement erarbeitet.

Verbesserte Messmethoden führen zu besseren Entscheidungen
In Lima ist die Datenbasis über die Menge und Qualität von Gewässern wie in vielen Wassermangelgebieten der Welt unzureichend. Versorger und Planungsbehörden können nur dann ein gutes Wasserressourcenmanagement erreichen, wenn sie über den Zustand ihrer Gewässer genau Bescheid wissen. Daher wird zunächst durch das TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Karlsruhe, sowie dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit dem Institut für Wasser und Gewässerentwicklung (IWG) und dem Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung (IPF) in Zusammenarbeit mit den lokalen Akteuren eine Datengrundlage durch den Aufbau eines Messnetzes, Fernerkundung und Messkampagnen vor Ort geschaffen. Die Firma OTT Hydromet stellt moderne Messinstrumente zur Registrierung von Wassermenge und -qualität sowie meteorologischer Größen wie Niederschlag zur Verfügung. Der Praxispartner Disy Informationssysteme erstellt eine Anwendung, mit der die Bevölkerung, aber auch Versorger, Planer oder Landwirte online die verfügbaren Messdaten abrufen können.

Mit neuen Beteiligungsverfahren Interessen aushandeln
Entscheidungen, die Akteure im peruanischen Wassersektor treffen, können zu Nutzungskonflikten etwa zwischen der Industrie und der Bevölkerung führen. Um das zu vermeiden, werden in TRUST Konflikte analysiert und mit speziellen Gruppenmethoden unterschiedliche Interessen ausgehandelt. Das Zentrum für Interdisziplinäre Risiko- und Innovationsforschung der Universität Stuttgart (ZIRIUS) entwickelt dafür mit dem Beratungsunternehmen decon international partizipative Methoden. Durch sie wird besser verständlich, wo die verschiedenen Akteure Probleme im Wassersystem sehen. Neu ist die Kombination von individuellen Interviewtechniken mit systemischen Analyseverfahren, mit deren Hilfe die Forscher den Werten und Präferenzen von Akteuren auf die Spur kommen.

Dezentrale Konzepte und genaue Risikoanalyse
Aufbauend auf den vorigen Erkenntnissen erarbeiten das Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart (ISWA), das TZW, Disy und das Ingenieurbüro Pabsch & Partner (ipp) gemeinsam neue Konzepte zur Wasserversorgung, zur Wasserwiederverwendung, zum Wasserrecycling und zur Abwasserentsorgung mit dem Ziel, die verfügbaren begrenzten Wasserressourcen möglichst effizient zu nutzen. Unter der Prämisse, die effiziente Nutzung bei vorrangiger Sicherstellung der Trinkwasserversorgung und Erfüllung auch der Wasserbedarfe konkurrierender Sektoren zu befriedigen, werden optimierte Gesamtkonzepte entwickelt, die aus einem System aus dezentralen und zentralen Systemen bzw. Modulen bestehen können. Sowohl Gesamtkonzepte als auch Module werden gemeinsam mit lokalen Partnern abgestimmt. Das TZW entwickelt außerdem in Zusammenarbeit mit Disy ein softwaregestütztes Entscheidungsunterstützungssystem (EUS). Dieses hilft lokalen Versorgungsunternehmen, herauszufinden, wo Gebiete mit hohem Risiko für Verunreinigungen liegen und welche Maßnahmen sie ergreifen müssen, um trotzdem eine sichere Trinkwasserversorgung zu gewährleisten.

Erarbeiten individueller Lösungen soll Selbstläufer werden
Um die erarbeiteten Methoden und Ergebnisse nachhaltig zu verankern, unterstützt decon international die deutschen Projektpartner bei der Erarbeitung und Umsetzung von Schulungskonzepten. Ziel ist es vor allem, peruanische Bildungseinrichtungen in die Lage zu versetzen, selbst Schulungen durchzuführen. Ein spezieller Leitfaden macht es möglich, dass Versorgungsunternehmen oder Planungsbehörden künftig etwa modulare Konzepte selbstständig erarbeiten. Andere Regionen mit Wassermangel können die Management- und Schulungskonzepte auf ihre Gegebenheiten übertragen und individuell weiterentwickeln.

Das Verbundprojekt „Trinkwasserversorgung in prosperierenden Wassermangelregionen nachhaltig, gerecht und ökologisch verträglich (TRUST)“ wird im Rahmen der Fördermaßnahme „GROW – Globale Ressource Wasser“ im Programm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA)“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Ansprechpartner:
Christian D. León (TRUST-Projektkoordinator)
Zentrum für interdisziplinäre Risiko- und Innovationsforschung der Universität Stuttgart (ZIRIUS)
Telefon: 0711 685-83974
E-Mail: christian.leon@zirius.uni-stuttgart.de

Das Wasser färbte sich stellenweise schwarz, dazu kam ein fauliger Geruch: An den weltberühmten Niagarafällen kam es am Wochenende zu einem ungewöhnlichen Zwischenfall. Jetzt sind die Hintergründe klar.
Wer zu den weltberühmten Niagarafällen an der Grenze zwischen Kanada und den USA reist, bestaunt meist die Wassermassen, lauscht dem Donnern, spaziert am Wasserlauf entlang, macht eventuell eine Bootstour oder bucht einen Helikopterflug, um das Spektakel aus der Luft zu bewundern. Millionen Touristen machen das jedes Jahr so. Den Besuchern vom vergangenen Samstag bot sich außerdem noch ein sehr ungewöhnliches Bild.

An einer Stelle des Niagara Rivers färbte sich das Wasser schwarz, außerdem hing ein fauliger Geruch in der Luft. Mehr:
http://www.spiegel.de/panorama/gesellschaft/niagarafaelle-raetsel-um-schwarzes-wasser-geloest-a-1160807.html

Freier Zugang zu Umweltinformationen: Onlineumfrage gestartet

Bürgerinnen und Bürger haben Anspruch auf freien Zugang zu Umweltinformationen von Behörden und bestimmten privaten Stellen. Dies regelt das Umweltinformationsgesetz (UIG). Das Umweltbundesamt untersucht den Zugang zu Umweltinformationen jetzt in der Praxis: Bis zum 30. September 2017 können Sie Ihre Erfahrungen zu dem Thema in einer Online-Umfrage mitteilen.

Das Unabhängige Institut für Umweltfragen (UfU) e.V. untersucht in einem Forschungsprojekt im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA), wie das Umweltinformationsgesetz (UIG) in der Praxis umgesetzt wird. Das Gesetz sieht vor, dass Stellen der öffentlichen Verwaltung und bestimmte private Stellen auf Anfrage verpflichtet sind, Umweltinformationen herauszugeben. Zudem müssen diese Stellen die Öffentlichkeit aktiv und systematisch über die Umwelt unterrichten. Ziel des Gesetzes ist es, Bürgerinnen und Bürgern einen ungehinderten Zugang zu Umweltinformationen zu ermöglichen und dadurch mehr Transparenz und Kontrolle des Verwaltungshandelns zu erreichen.

Nähere Informationen zu den Zielen der Evaluation, dem Projektkonsortium sowie dem Projektverlauf finden Sie unter: http://www.ufu.de/projekt/evaluation-des-umweltinformationsgesetzes/.
Für die Evaluation sind wir auf die Erfahrungen der Nutzerinnen und Nutzer des Umweltinformationsanspruches nach dem UIG angewiesen. Daher möchten wir Sie herzlich einladen, die Evaluation mit Ihrer Teilnahme an der Befragung zu unterstützen.

Die Onlineumfrage ist noch bis zum 30. September 2017 aktiv. Der Zugang erfolgt über den folgenden Link auf dem Internetportal FragDenStaat: http://blog.fragdenstaat.de/2017/uig-evaluation/
http://www.umweltbundesamt.de/themen/freier-zugang-zu-umweltinformationen-onlineumfrage

Wasser und Lebensmittel können Gemische von Chemikalien enthalten, deren Toxizität mit herkömmlicher Analytik schwer zu beurteilen ist. Effektbasierte Methoden können hier weiterhelfen. Sie erlauben den hochempfindlichen Nachweis der verantwortlichen Stoffe, wenn sie mit Hochleistungs-Dünnschichtchromatographie (HPTLC) und hochauflösender Massenspektrometrie (LC-HRMS/MS) gekoppelt werden. Mit HPTLC werden die Gemische aufgetrennt und mit Hilfe von Biotests diejenigen Banden bestimmt, die potentiell toxische Stoffe enthalten. Diese werden nachfolgend mit LC-HRMS/MS charakterisiert. Ein gemeinsames Projekt des Oekotoxzentrums, der Eawag (Juliane Hollender) und der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (Andreas Schönborn) treibt diese neuen Methoden für den Nachweis von Östrogenen und von Gentoxizität voran. Die Stoffprofile realer Proben wie Verpackungsmaterial, Trinkwasser und Umweltwasser (Grundwasser, Oberflächenwasser) werden charakterisiert. Finanziert wird das Projekt vom Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen. Mehr:

http://www.oekotoxzentrum.ch/news-publikationen/news/neues-projekt-kombiniert-duennschichtchromatographie-und-biotests/
 

Bundesinstitut für Risikoforschung

Aluminiumschalen sind eine beliebte Verpackungsart für Speisen. Allerdings bergen sie auch Gefahren für die Konsumenten, wie eine aktuelle Studie des Bundesinstituts für Risikoforschung zeigt. So haben die Experten festgestellt, dass bestimmte Lebensmittel bei unbeschichteten Schalen eine Menge an Aluminium aufnehmen, die ein Vielfaches der wöchentlich duldbaren Menge entspricht.

Berlin – Speisen aus unbeschichteten Aluminiummenüschalen können hohe Gehalte an Aluminium enthalten. Dies ist das Ergebnis eines Forschungsprojekts des Bundesinstitutes für Riskoforschung, in dem einige Lebensmittel orientierend untersucht wurden, die nach den Regeln des Cook&Chill-Verfahrens zubereitet und anschließend warmgehalten wurden. Die Messergebnisse zeigen trotz der begrenzten Zahl der untersuchten Proben, dass insbesondere beim Warmhalten im Anschluss an das Cook&Chill-Verfahren Aluminiumionen auf saure Lebensmittel übergehen.

Das Cook&Chill-Verfahren ist ein gängiges Verfahren für die Essensversorgung in Gemeinschaftsverpflegungen wie Kindertagesstätten, Schulen, Kantinen oder Außer-Haus-Verpflegung. „Angesichts der ohnehin vorhandenen Belastung mit Aluminium in der Bevölkerung sollte eine Minimierung jedes vermeidbaren, zusätzlichen Eintrags angestrebt werden. Dies gilt vor allem für empfindliche Verbrauchergruppen wie Kleinkinder oder Senioren, die unter Umständen täglich Speisen verzehren, die in Aluminiumschalen warmgehalten werden“, sagt BfR-Präsident Professor Dr. Dr. Andreas Hensel. Grundsätzlich sind Aluminiumverbindungen ein natürlicher Bestandteil des Trinkwassers und vieler unbehandelter Lebensmittel, wie beispielsweise Früchte und Gemüse. Zudem können Verbraucherinnen und Verbraucher Aluminium bei unsachgemäßem Gebrauch von aluminiumhaltigen Kochgeschirr oder Aluminiumfolie sowie auch aus kosmetischen Mitteln aufnehmen.

Sauerkrautsaft, Apfelmus und passierte Tomaten als Testlebensmittel
In dem BfR-Forschungsprojekt „Ausmaß der Freisetzung von Metallen aus Lebensmittelkontaktmaterialien“ wurde der Übergang von Aluminiumverbindungen aus vier unbeschichteten Aluminiummenüschalen in die Prüflebensmittel Sauerkrautsaft, Apfelmus und passierte Tomaten untersucht. Diese wurden unter den Bedingungen des Cook&Chill-Verfahrens zubereitet und anschließend für zwei Stunden warm gehalten. Das Cook&Chill-Verfahren ist ein Verfahren, das im Bereich der Gemeinschaftsverpflegung eingesetzt wird. Das Verfahren besteht aus den Prozessschritten Heißabfüllung, Schnellabkühlen, Kühllagern und Regenerieren (Wiedererhitzen). Bis zum Verzehr der Speisen werden die Aluschalen üblicherweise warm gehalten.

Bei allen Proben wurde nach der Warmhaltephase der Freisetzungsgrenzwert des Europarates für Aluminium von 5 Milligramm Aluminium je Kilogramm Lebensmittel erheblich überschritten. Das Expertenkomitee des Europarates für Lebensmittelkontaktmaterialien hat den Freisetzungsgrenzwert für Aluminium nach dem ALARA-Prinzip abgeleitet. Das ALARA-Prinzip bedeutet, dass von einem Stoff so wenig wie vernünftigerweise durch technische oder andere Maßnahmen erreichbar in einem Lebensmittel enthalten sein soll. Trotz der begrenzten Zahl der untersuchten Proben geht das BfR davon aus, dass die Freisetzung von Aluminiumionen aus den unbeschichteten Menüschalen materialspezifisch ist und die Ergebnisse deshalb verallgemeinert werden können. Das BfR plant weitere Untersuchungen mit salzhaltigen Prüflebensmitteln. Mehr:

http://www.laborpraxis.vogel.de/studie-zeigt-aluminiumschalen-fuer-lebensmittel-sind-bedenklich-a-612776/

Plaque auf den Zähnen oder der bräunlich-zähe Schleim in Abflussrohren sind zwei bekannte Beispiele für bakterielle Biofilme. Solche Beläge von den Oberflächen zu entfernen, ist oft sehr schwierig, unter anderem weil sie sehr stark wasserabweisende Eigenschaften haben können. Ein Team von Wissenschaftlern der Technischen Universität München (TUM) konnte nun zeigen, wie solche Biofilme ihre Oberfläche anpassen, um Wasser abzuweisen und dabei Blättern ähneln.

Bakterien umgeben sich mit einer dichten Hülle von selbst hergestellten chemischen Bausteinen (Polymere), um sich vor Umwelteinflüssen zu schützen. Diese Kombination von Bakterien und dem von ihnen produzierten Schleim nennt man Biofilm. Mikroorganismen, die diese Oberflächenbeläge bilden, sind äußerst trickreich, um sich vor fließendem Wasser – und damit vor dem Ablösen – zu schützen. Nicht nur in Abflussrohren, sondern auch an medizinischen Implantaten oder Schläuchen kann das zum großen Problem werden.

Prof. Oliver Lieleg, Professor für Biomechanik, erforscht mit seiner Arbeitsgruppe „Biologische Hydrogele“ an der Munich School of BioEngineering die physikalischen Prinzipien, die bakterielle Biofilme so widerstandsfähig machen. In ihrer aktuellen Studie im Journal NPJ Biofilms and Microbiomes haben sie die Oberfläche von Biofilmen mit konfokalen Reflexions-Lichtmikroskopen genau vermessen.

Nahrungsangebot bestimmt die Oberfläche der Biofilme
„Unsere erste Erkenntnis war: Biofilm ist nicht gleich Biofilm – auch wenn er vom selben Bakterium erzeugt wird“, sagt Oliver Lieleg. Die Forscher stellten fest, dass das Bodenbakterium Bacillus subtilis Biofilme mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften herstellen kann: Einmal breiten sich Wassertropfen fast sofort auf der Oberfläche aus, ein anderes Mal rollen die Wassertropfen von der Oberfläche herunter und ein drittes Mal bleiben die Wassertropfen in kugeliger Form auf der Oberfläche haften – selbst wenn diese senkrecht gestellt wird.

Wie die Wissenschaftler zeigen konnten, nutzen die Mikroorganismen dabei Effekte, die aus der Pflanzenwelt bekannt sind: das wasserabweisende Verhalten der Blätter von Lotuspflanzen und Rosen. Lieleg und sein Team konnten nachweisen, dass die Oberflächenstruktur in der Tat stark verwandt zu denen der Pflanzenblätter ist. Genau wie die Blätter weist auch der Biofilm rauhe Strukturen sowohl im Mikrometer- als auch im Nanometerbereich auf, die dazu führen, dass die Benetzung mit Wasser erschwert wird.

Ein wesentlicher Unterschied, der sowohl bei den Pflanzenblättern als auch bei den Biofilmen auftritt: Beim Lotus-Effekt werden kleine Luftbläschen zwischen dem Wassertropfen und der Oberfläche des Blattes eingeschlossen, beim Rosenblatt-Effekt dagegen nicht. Deshalb perlen Wassertropfen von Lotusblättern ab, haften aber an Rosenblättern. Ob sich ein Biofilm eher wie ein Lotus- oder wie ein Rosenblatt verhält, hängt von den Nährstoffen ab, die die Bakterien beim Wachstum vorfinden, da dies die genaue Oberflächenstruktur des Biofilms bestimmt.

Ein neuer Ansatzpunkt zur Bekämpfung von Biofilmen
Bakterien in Biofilmen lassen sich oft nur schwer mit Antibiotika und anderen Chemikalien bekämpfen. Teilweise ist dafür die wachsende Zahl bakterieller Resistenzen verantwortlich. Die Forscher schlagen nun vor, auch die wasserabweisenden Eigenschaften der Biofilme anzugreifen: „Wenn ein antibakterieller Stoff die Oberfläche eines Biofilms gar nicht erreicht, weil er abperlt, dann kann er auch nicht wirken. Wir müssen deshalb diese wasserabweisende Oberflächentextur verändern“, erklärt Oliver Lieleg. „Das wäre ein neuer Ansatzpunkt, um Biofilme von Oberflächen wie Rohren, Kathetern oder infizierten Wunden zu entfernen.“

Das Projekt wurde im Rahmen des SFB863 „Forces in Biomolecular Systems“ durchgeführt.

Originalpublikation
Werb, M., Falcón Garcia, C., Bach, N., Grumbein, S., Sieber, S., Opitz, M. and O. Lieleg, „Surface topology affects wetting behavior of Bacillus subtilis biofilms“, NPJ Biofilms and Microbiomes, DOI: 10.1038/s41522-017-0018-1 (2017)
https://www.nature.com/articles/s41522-017-0018-1

Kontakt
Prof. Dr. Oliver Lieleg
Technische Universität München
Professur für Biomechanik / Fakultät für Maschinenwesen und Munich School of BioEngineering
Tel: +49 89 289 10952
E-Mail: oliver.lieleg@tum.de

Mehr Informationen
Professorenprofil Prof. Dr. Oliver Lieleg: http://www.professoren.tum.de/lieleg-oliver/

Bakterien bauen in Süsswasserseen einen grossen Teil des klimaschädlichen Methans ab, bevor es in die Atmosphäre gelangen kann. Jetzt zeigt eine Studie im Rotsee und im Zugersee, dass dabei nicht die bekannten Methanfresser die Hauptarbeit leisten, sondern eine bisher nur von Trinkwasseruntersuchungen bekannte, fädige Bakterienart.
Sinkt totes organisches Material in einem See oder im Meer auf den Grund, entsteht beim Abbau der Biomasse Methan. Ein Teil davon gelangt über die Wasseroberfläche in die Atmosphäre, wo es als Klimagas wirkt. Ein anderer Teil wird im freien Wasser von Bakterien abgebaut. Nun hat eine internationale Forschergruppe herausgefunden, dass nicht nur die „klassischen Methanfresser“ an diesem Prozess beteiligt sind, sondern auch bisher in der Umwelt kaum untersuchte, fadenförmige Bakterien der Gattung Crenothrix. Soeben haben sie ihre Studie im Journal der Internationalen Gesellschaft für mikrobiologische Ökologie (ISME) publiziert.

Zufällig entdeckt
Auf die Crenothrix-Bakterien sind die Wissenschaftler durch Zufall gestossen: Im Luzerner Rotsee und im Zugersee haben sie mit dem Labeling-Verfahren versucht, den Methanabbau noch besser quantifizieren zu können. Dabei werden Methanmoleküle mit „schweren“ 13C-Atomen markiert. Wird das gekennzeichnete Methan dann von Bakterien aufgenommen, können diese dank eines Massenspektrometers unter dem Mikroskop gezielt sichtbar gemacht werden. „Typischerweise sind das kleine runde Zellen“, sagt Jana Milucka vom beteiligten Max Planck Institut in Bremen. Doch diesmal, so Milucka, waren nicht nur diese Bakterien voll mit dem 13C, sondern auch lange, fadenförmige Vertreter daneben (Bild). „Das war sehr überraschend für uns, denn bis dahin hatten wir nicht einmal gewusst, dass diese fadenförmige Bakterien in der Natur so häufig vorkommen. Erst da begannen wir ihre Bedeutung für die natürliche Elimination von Methan zu untersuchen“, sagt die Forscherin.

Bisher nur als Brunnenfäden bekannt
Geologe Carsten Schubert von der Eawag, gilt als Spezialist für den bakteriellen Methanabbau im Wasser. Auch für ihn kam der Befund aus den beiden Innerschweizer Seen überraschend. Die sehr grossen, fädigen Crenothrix-Bakterien seien zwar schon lange bekannt, doch eigentlich nur aus Trinkwassersystemen. Dort sind sie lästig, weil sie sich so stark vermehren können, dass Rohre, Sandfilter und Siebe verstopfen. Crenothrix-Bakterien wurden darum auch als „Brunnenfäden“ bezeichnet. Im Seewasser wurden sie bisher nicht nachgewiesen, weil nicht spezifisch danach gesucht wurde und weil sie mit molekulargenetischen Methoden schwierig zu entdecken seien. „Wir haben wohl ihre Rolle im biogeochemischen Kreislauf völlig unterschätzt“, räumt Schubert jetzt ein. Denn inzwischen haben die Forschenden nicht nur nachgewiesen dass die Brunnenfäden fester Bestandteil im Plankton von Süsswasserseen sind, sondern dass sie dort sogar die Hauptmethanoxidierer sein können.

Originalartikel
Kirsten Oswald, Jon S Graf et al.: Crenothrix are major methane consumers in stratified lakes; ISME Journal (2017) 00, 1-17. http://dx.doi.org/10.1038/ismej.2017.77

http://www.eawag.ch/de/news-agenda/news-plattform/news/news/neue-methanabbauer-in-seen-entdeckt/?tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&cHash=5ea9a14cc9d345dcb4d7e79ddd9c39b8

Dornen auf dem Körperpanzer – mit seinem Outfit übersteht Echiniscus granulatus sogar Temperaturen von mehr als 100 Grad Celsius
Kein Herz, keine Lunge – und das Blut schwappt frei durch den nicht mal einen Millimeter kleinen Körper. Dieses Sparprogramm hat dem „Bärtierchen“ ausgereicht, um die ganze Welt zu besiedeln.

Aber die Erfolgsgeschichte des Winzlings hört…mehr:
http://www.bild.de/ratgeber/wissenschaft/wissenschaft/dieses-tier-wird-der-letzte-ueberlebende-der-erde-sein-52557896.bild.html