Der Spion, der Licht ins Trinkwasser bringt

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FAU-Forscher wollen Bakterien mit Infrarotlicht aufspüren
Bakterien im Trinkwasser verraten sich selbst, wenn Licht auf sie fällt.
Allerdings müssen die Eindringlinge von infraroten Strahlen getroffen
werden, und ihre Reaktion ist nicht einfach zu entdecken. Dazu braucht es
einen Spion, der die Signale aufgreift und richtig interpretiert – nicht
im Geheimen, sondern in aller Öffentlichkeit. Ein Gerät namens „WaterSpy“
soll diesen Auftrag künftig übernehmen. Entwickelt wird die Apparatur seit
Anfang November 2016 in einem Zusammenschluss von Wissenschaftlern und
Unternehmen aus sieben europäischen Ländern. Bernhard Schmauß, Professor
für Optische Hochfrequenztechnik und Photonik an der Friedrich-Alexander-
Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), und sein wissenschaftlicher
Mitarbeiter Matthias Bär sind an diesem multinationalen,
fachübergreifenden Projekt beteiligt.

Nach winzigen Organismen, die der Gesundheit schaden könnten, wird in der
Wasserversorgung bereits ständig gesucht. Aus regelmäßigen Proben werden
Kulturen angelegt, in denen vorhandene Bakterien wachsen können, bis sie
zuverlässig zu bestimmen sind. Acht bis zwölf Stunden dauert es, auf diese
Art festzustellen, ob das geprüfte Trinkwasser einwandfrei oder verseucht
ist.

Für „WaterSpy“ hat das Entwicklerteam einen völlig anderen Weg gewählt.
Die ins Auge gefasste Methode beruht darauf, dass Strahlung aus dem
mittleren Infrarotbereich – sie breitet sich in etwas längeren Wellen aus
als das für uns sichtbare Licht – Bakterien nicht unverändert passiert.
Die Einzeller absorbieren einen Teil, sie „verschlucken“ etwas von dem,
was die Strahlenquelle aussendet. Beim Empfänger des Messgeräts kommt
weniger von dem gesendeten Licht an, wenn Mikroorganismen im Weg sind. Aus
der Art und Weise, wie das Licht absorbiert wird, wollen die Forscher
wiederum schließen, um welche Bakterien es sich handelt.

„Damit würden die Messungen sehr stark beschleunigt“, erklärt Professor
Schmauß. Ein Viertelliter Wasser, die der EU-Norm entsprechende Menge,
könnte in 30 bis 45 Minuten geprüft werden, so dass täglich zwischen 30
und 50 Tests in einer Trinkwasseranlage möglich wären – Qualitätsanalyse
am laufenden Band. Bisher sind für vergleichbare Messungen drei Tage
erforderlich.

Das angestrebte kompakte Gerät, etwa ein Quadratmeter mal dreißig
Zentimeter groß, könnte in den bestehenden Labors installiert werden.
„Unsere Aufgabe ist die Aufbereitung und Verarbeitung der Messsignale“,
erläutert der Wissenschaftler. In drei Jahren soll der Messapparat
konstruiert und zum Spion ausgebildet sein, nicht ohne praktisches
Training in zwei italienischen Anlagen.

Finanziert wird das Forschungs- und Entwicklungsprojekt von Horizon 2020,
einem von 2014 bis 2020 währenden EU-Rahmenprogramm für Forschung und
Innovation; die Initiative geht auf die Photonics 21 Public Private
Partnership zurück. Außer dem Cyprus Research and Innovation Centre als
Koordinator und der FAU beteiligen sich der Nationale Forschungsrat CNR
sowie IREN SpA aus Italien, das Schweizer Unternehmen Alpes Lasers SA, die
Technische Universität Wien, die Nationale Technische Universität Athen
und AUG Signals Hellas aus Griechenland sowie VIGO Systems SA, Polen.