Tragbares Abwasserüberwachungssystem auf Basis von Kern-Spin-Resonanz (NMR)

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Bucher
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Messsysteme
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568926131

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen, allgemein bekannt als PFAS oder „Ewigkeitschemikalien“, sind synthetische organische Fluorverbindungen, die in zahlreichen Alltagsprodukten wie Antihaftbeschichtungen, Imprägniermitteln und Feuerlöschschäumen weit verbreitet sind. Ihre langfristige Anreicherung und Persistenz in der Umwelt stellen ernsthafte gesundheitliche und ökologische Risiken dar, deren vollständiges Ausmaß noch nicht vollständig verstanden wird. Infolgedessen werden immer strengere europäische Vorschriften zur Kontrolle ihrer Verwendung eingeführt. In diesem Zusammenhang zielt das Wa2MOS-Projekt darauf ab, ein innovatives Gerät zur kontinuierlichen Überwachung der PFAS-Konzentrationen in wässrigen Umgebungen zu entwickeln und Warnmeldungen auszugeben, wenn kritische Schwellenwerte überschritten werden. Dieses Gerät ist speziell für Abwasser ausgelegt, sowohl am Einlass von Kläranlagen, um festzustellen, ob eine spezifische Reinigung erforderlich ist, als auch am Auslass von Fabriken, die PFAS verwenden, um potenzielle Leckagen proaktiv zu erkennen und eine Kontamination der natürlichen Umwelt zu verhindern. Die für dieses Projekt gewählte Messmethode ist die Kernspinresonanz (NMR) mit Fluor-19. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, die sperrige Geräte erfordern, schwer wiederverwendbar und für Feldmessungen schlecht geeignet sind, bietet die tragbare NMR mehrere entscheidende Vorteile, wie z. B. i) die Erkennung einer Vielzahl von PFAS, selbst bei sehr niedrigen Konzentrationen; ii) eine kompakte und mobile Lösung, die den Einsatz vor Ort erleichtert; und iii) eine verbesserte Wiederverwendbarkeit, wodurch die Analysekosten gesenkt werden. Das Projekt bringt zwei Partner zusammen: das ICube-Labor an der Universität Straßburg/CNRS, ein Experte für instrumentelle elektronische Systeme, und das Institut für Mikrosystemtechnik an der Hochschule Furtwangen, das auf die Miniaturisierung und Integration von Mikrosystemen spezialisiert ist. Das dreijährige Projekt ist in fünf Arbeitspakete (AP) unterteilt. Drei davon konzentrieren sich auf die Entwicklung der drei Hauptkomponenten eines tragbaren NMR-Geräts: den Magneten, die Spule und die Steuerelektronik. Für jede dieser Komponenten umfasst die Arbeit eine Modellierungsphase, das Komponentendesign, die Fertigung, die Montage und die Charakterisierung. Das vierte Arbeitspaket konzentriert sich auf die Integration dieser drei Bausteine in ein vollständiges Gerät, das NMR-Messungen durchführen kann. Das letzte Arbeitspaket umfasst schließlich die Projektkoordination und Kommunikationsaktivitäten. Bei einem Erfolg wird Wa2MOS einen bedeutenden Durchbruch in der Umweltüberwachung von PFAS darstellen. Mit diesem Projekt möchte sich das Konsortium als wichtiger Akteur bei der Entwicklung neuer Lösungen zur Überwachung neu auftretender Schadstoffe etablieren und damit seine Rolle beim Übergang zu einer nachhaltigeren Wasserwirtschaft stärken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Morgan Madec, Ph.D.