Siegmann, Konstantin

Winkler, Martin

ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften

Startseite > Über uns > Newsletter > Newsletter ZHAW School of EngineeringNewsletter ZHAW School of EngineeringFür sauberes und sicheres TrinkwasserBiofilm ist ein Belag aus Bakterien, der sich an der Innenseite von Wasserleitungen bilden und Trinkwasserverunreinigen kann. In einem Forschungsprojekt versucht das Labor für Polymere Beschichtungen an der ZHAWSchool of Engineering genau dies zu verhindern: Indem bereits bei der Herstellung der Rohre entsprechendeAdditive zugegeben werden, sollen diese dauerhaft antimikrobiell ausgestattet werden.Wasser ist das wichtigste Lebensmittel – entsprechend gross ist die Bedeutung seinerReinheit für die öffentliche Gesundheit. Wasserrohre sollten ähnlich wie eineLebensmittelverpackung unter anderem dafür sorgen, dass das Wasser nicht verschmutztwird. Allerdings kann sich auf der Innenseite der Leitungen Biofilm bilden, weil mit demWasser sowohl Keime als auch Nährstoffe zugeführt werden. Biofilm ist ein schmierigerBelag aus Bakterien, der das Wasser kontaminieren kann. An Lösungsansätzen fehlt esgrundsätzlich nicht: Biofilmverhindernde Oberflächen werden bereits in anderenZusammenhängen eingesetzt, zum Beispiel bei medizinischen Geräten oder für marineAnwendungen. Jedoch sind diese Ansätze entweder kompliziert oder setzen giftigeChemikalien frei – beides ist für Wasserleitungen nicht akzeptabel. Erschwerend kommt hinzu, dass Wasserleitungen ausPolyethylen bestehen. Dieses Material ist sehr schwer zu beschichten. In einem vom Nano-Cluster Bodensee initiierten und von der KTI geförderten Projekt will das Institute of Materials andProcess Engineering (IMPE) der ZHAW School of Engineering eine Lösung für dieses Problem finden. Es sucht gemeinsammit der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) und einem Hersteller von Kunststoffrohren eine permanente, ungiftigeund nicht auswaschende biozide Ausrüstung von Polyethylen. Diese soll einfach in der Herstellung und in vorhandeneProduktionsabläufe integrierbar sein. Zudem soll ein Prüfverfahren für die biozide Wirkung entwickelt werden.Quats: vom Nasenspray ins WasserrohrQuartäre Ammoniumverbindungen, sogenannte Quats, sind bekannte Desinfektionsmittel und von geringer Giftigkeit für denMenschen. "Sie werden zum Beispiel benutzt, um Nasenspray oder Augentropfen zu konservieren", erklärt KonstantinSiegmann, der das Projekt seitens IMPE leitet. "Quats töten Bakterien effizient, vermutlich indem sie deren Zellwändezerstören." In vergangenen Projekten ist es bereits gelungen, Quats auf Oberflächen zu binden, und es konnte gezeigtwerden, dass diese Oberflächen biozide Eigenschaften aufweisen. Aber Konstantin Siegmann räumt ein: "SolcheOberflächen sind bisher nur in komplizierten Verfahren herstellbar und deshalb nicht geeignet für die Massenproduktion. Wirsuchen eine Lösung des Problems, die deutlich einfacher sein muss."Eine mögliche Lösung beruft sich auf ein simples Prinzip: Bestimmte Moleküle, die einen wasserliebenden und einenfettliebenden Teil besitzen, wandern an die Oberfläche einer Polyethylenschmelze und strecken dort ihren mit Polyethylenunverträglichen Teil – den wasserliebenden ‚Kopf‘ – in die Luft. Mit ihrem langen, fettliebenden Teil verankern sie sich imKunststoff. Genau dieses Prinzip ist auf bestimmte Quats anwendbar. Ein Quat mit mindestens einem langenKohlenwasserstoffrest streckt seinen geladenen, salzartigen ‚Kopf‘ aus dem Kunststoff, weil sich dieser mit dem Polyethylennicht verträgt. Mit dem Kohlenwasserstoffrest, dem ‚Schwanz‘, der mit Polyethylen verträglich ist, verankert er sich imKunststoff. Bestechend an diesem Ansatz ist die Einfachheit: Die bioziden Quats werden einfach als Zusatz zurPolyethylenschmelze bei der Herstellung der Rohre verwendet.Die Forschung geht weiterDen Beweis ihrer Tauglichkeit muss die Methode allerdings noch erbringen: Zum einen muss so behandeltes Polyethylenauch wirklich biozid wirken, zum anderen dürfen die Quats nicht ausgewaschen werden. Um die biozide Wirkung zubeweisen, hat das Forschungsteam einen Test mit Bakterien entwickelt: "Die Bakterien werden mit einem Tropfen Wasserauf das Polyethylen aufgebracht und mit einem speziellen Farbstoff gefärbt. Dabei färben sich lebende Bakterien grün undtote rot. Die Ergebnisse zeigten, dass die meisten der untersuchten Polyethylen-Quat-Mischungen tatsächlich in der Lagesind, Bakterien abzutöten", berichtet Konstantin Siegmann.Die zweite Voraussetzung – dass die Quats im Polyethylen verankert sind und nicht ausgewaschen werden – ist schwierigerzu beweisen. Zur Überprüfung wird das Polyethylen wiederholt mit heissem Wasser gewaschen und das Waschwasser aufausgewaschene Quats untersucht. Auch diese Resultate sind vielversprechend: "Nach einem Monat Lagerung in heissemWasser war kein Quat im Waschwasser nachweisbar und das Material hatte nach wie vor biozide Eigenschaften." DieForscherinnen und Forscher des IMPE sind daher überzeugt, dass dieser Ansatz geeignet ist, biofilmfreie Wasserrohreherzustellen. Weitere Untersuchungen dazu sollen dies bekräftigen.Für sauberes und sicheres Trinkwasser http://engineering.zhaw.ch/de/engineering/ueber-uns/newsletter/newslett...1 von 2 08.05.2015 10:48Besuchen Sie uns auf:Zurück© 2007 - 2015, ZHAW / Impressum / Rechtliche HinweiseFür sauberes und sicheres Trinkwasser http://engineering.zhaw.ch/de/engineering/ueber-uns/newsletter/newslett...2 von 2 08.05.2015 10:48

Für sauberes und sicheres Trinkwasser

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