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ELARIA: Entfernungseffizienz und Risikobewertung von Antibiotikaresistenzen, Pathogenen und Fäkalindikatoren bei der weitergehenden Abwasserbehandlung (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

Energieeffiziente Beseitigung von flüchtigen, organischen Schadstoffen und biologischen Kontaminationen in Abgasströmen durch plasmabasierte, heterogene Katalyse

Phase 1 (STATuS) - Teilvorhaben: Ermittlung und Bewertung bedrohungsrelevanter Einflussgrößen und Rahmenbedingungen der Wasserversorgung, Phase 1 (STATuS) - Teilvorhaben: Sozioökonomische Ansätze zur Bewertung und Kommunikation von Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit der Wasserversorgung

Teilprojekt 9, Teilprojekt 8

Das Ziel der Arbeiten ist die Bereitstellung molekularbiologischer Methoden zum Vor-Ort Echtzeitnachweis von pathogenen Mikroorganismen in Wasser. Realisiert werden soll eine technische Plattform für die inline-Analytik auf der Basis der Chemilumineszenz-Detektion. Hierzu werden amplifizierte Nukleinsäuren aus Pathogenen auf einem regenerierbaren DNA-Mikroarray mit Chemilumineszenz nachgewiesen. Momentan werden bakterielle Kontaminationen in der Wasseranalytik mittels Anzuchtverfahren nachgewiesen. Hierfür werden Wasserproben entnommen und im Labor durch Filterung angereichert und dann kultiviert. Die ersten Ergebnisse sind nach 12-24h zu erwarten, bei Legionellen im Extremfall erst nach 10 Tagen. Ein Nachweis von Viren erfolgt derzeit nur bei Verdacht auf Kontaminationen des Wassers nach einem Virenausbruchgeschehen. Ein Nachweis von Erregern, die in klassischen Verfahren nicht kultivierbar sind, kann mit den derzeitig eingesetzten Verfahren nicht erfolgen. Die Konzeption des hier vorgeschlagenen Teilvorhabens versucht die Vorteile des sensitiven und schnellen Nachweises von Nukleinsäuren mit der einfachen Nutzung durch nicht geschultes Personal zu vereinbaren. Die Tests sollen jedoch multiplexfähig sein und eine zuverlässige quantitative Aussage zu den nachgewiesenen Pathogenen vor Ort ermöglichen. Das geplante Nachweissystem soll eine hohe Anwenderfreundlichkeit aufweisen und ohne spezielle Kenntnisse angewendet werden können. Diagnostische Systeme für die Wassermittelanalytik, die ohne langwierige Schulungen oder spezielles Ausbildungswissen der Endnutzer eingesetzt werden können, haben das Potential einer schnelleren und präziseren Diagnostik in Bereichen, die auf eine sofortige und dezentrale Datengenerierung angewiesen sind. Dies ist im Rahmen von Prozesskontrollen der Wasserüberwachung Entwicklungsländern der Fall, aber auch bei der Kontrolle von Wasser in Entwicklungs- und Schwellenländern. Die konventionelle Ermittlung von pathogenen Keimen durch die zeitaufwändige Prozesskette Probennahme, Versand/Überführung in das Labor, Laboranalyse und Rückübermittlung des Analysenergebnisses wird auf diese Weise umgangen.

Entwicklung eines Frühwarn- und Informationssystems für das Auftreten von Vibrionen in Küstenbadegewässern

Vibrio vulnificus ist ein Bakterium, das natürlicherweise in Salz- und Brackwasser vorkommt. Steigen die Wassertemperaturen auf ca. 20 °C, wird es aktiviert und ist infektiös für Menschen. V. vulnificus kann bei abwehrgeschwächten Personen beim Verzehr von Meeresfrüchten zu Durchfallerkrankungen und Blutvergiftung sowie beim Baden oder Umgang mit Meerestieren zu schweren, teilweise tödlichen Wundinfektionen führen. In Nordeuropa sind bisher nur sehr vereinzelt Infektionen aufgetreten, da die tiefen Wassertemperaturen eine vermehrte Aktivität von V. vulnificus verhindert haben. Besonders in heißen Sommern traten aber schwere Wundinfektionen in Schweden, Dänemark und auch in Deutschland auf. Bei einer durch die Klimaveränderung zu erwartenden Erhöhung der Temperaturen in Nord- und Ostsee muss in Zukunft vermehrt mit dem Auftreten von V. vulnificus und anderen Vibrionen gerechnet werden. In dem Projekt soll das Vorkommen von V. vulnificus und anderer für den Menschen pathogenen Vibrionen in Badegewässern in Abhängigkeit von der Temperatur untersucht werden. Dazu sollen sowohl Wasserproben als auch Proben von Kleinlebewesen, die als Reservoir für Vibrionen dienen können, untersucht werden. Die Ergebnisse sollen eine Vorhersage zum zukünftigen Auftreten von Virbrionen in Badegewässern ermöglichen. Außerdem soll ein Warnsystem zum Schutz der Badenden für das Auftreten von Vibrio vulnificus in Abhängigkeit der Wassertemperatur erarbeitet werden sowie ein Informationssystem für Ärzte etabliert werden.

KMU-innovativ14: MultiVegiClean: Entwicklung einer multifunktionalen und ressourcenschonenden Salat- und Gemüsereinigungsanlage, Teilprojekt 3

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines ultraschallgestützten Reinigungsprozesses als Kombination aus sprühendem Wasser und einer fakultativen Tauchreinigung für die Reinigung von Salaten, wie bspw. Feldsalat und Rucola. Von besonderer Bedeutung ist hierbei neben der unerwünschten Verfärbung des Wassers durch Chlorophyll vor allem die Reduzierung der bakteriellen Kontamination. Neben der Demonstration der Versuchsanlage im Feldtest, soll ferner auch die Eignung des Verfahrens zur Anwendung bei verschiedenen Gemüsearten betrachtet werden. Das Projekt soll durch die geplante Technik zur unbedenklichen Wiederverwendung des Waschwassers und zu einer Verringerung des Wasserbedarfs führen. In dem Projekt soll zunächst mittels Vorversuchen erforscht werden, bei welchen Prozessparametern eine ausreichende Entfernung von Verunreinigung und Bakterien bei Salat mittels der dargestellten Ultraschalltechnik möglich ist. Dabei soll der minimale Volumenstrom bei effizienter Einkoppelung des Ultraschalls für unterschiedliche Salate und Verschmutzungsgrade ermittelt werden. Für den ressourcenschonenden Umgang mit Wasser ist eine Kreislaufführung des Waschwassers ideal, so dass eine zusätzliche Membranfiltration optional ergänzbar sein wird. Diese Anlage soll prototypisch für den Feldversuch aufgebaut werden.

KMU-innovativ14: MultiVegiClean: Entwicklung einer multifunktionalen und ressourcenschonenden Salat- und Gemüsereinigungsanlage, Teilprojekt 2

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Ultraschallgestützten Reinigungsprozesses als Kombination aus sprühendem Wasser und einer fakultativen Tauchreinigung für die Reinigung von Salaten. Von besonderer Bedeutung ist der Pfalzmarkt hierbei für die Anwender-orientierte Ausrichtung der Anlagenentwicklung. Daneben wird ein Großteil der Arbeiten des Pfalzmarkts auf a) den Übergang der Anlagentechnik vom Labor in die Praxis und b) die Durchführung des Feldversuchs entfallen, in welchem die Reduzierung der unerwünschten Verfärbung des Wassers durch Chlorophyll, die Reduzierung der bakteriellen Kontamination und die technischen Anlagenparameter zu untersuchen sind. Neben der Demonstration der Versuchsanlage im Feldtest, soll ferner die Eignung des Verfahrens für Salat gleichzeitig auch zur Evaluierung der Möglichkeit zur Anwendung bei verschiedenen Gemüsearten betrachtet werden. Das Projekt wird durch die geplante Technik zur unbedenklichen Wiederverwendung des Waschwassers und zu einer Verringerung des Wasserbedarfs führen.

Teilprojekt 2, Teilprojekt 1

In dem Projekt soll zunächst erforscht werden, bei welchen Prozessparametern eine ausreichende Entfernung von Verunreinigung und Bakterien bei Salat mittels der dargestellten Ultraschalltechnik möglich ist. Der Reinigungsprozess soll als Kombination aus sprühendem Wasser und einer fakultativen Tauchreinigung entwickelt werden, wobei in beiden Fällen Ultraschall integriert wird. Die Prozessparameter sind auf den Anwendungsfall Salatreinigung auszurichten. Das Projekt wird durch die geplante Technik zur unbedenklichen Wiederverwendung des Waschwassers und zu einer deutlichen Verringerung des Wasserbedarfs führen. Neben der Analyse der Anforderungen, der Simulation und Modelberechnung werden vor allem Vorversuche für beide ultraschallgestützte Reinigungsansätze die Ausgangsbasis für die Entwicklung der Reinigungsanlage liefern. Es soll dabei der minimale Volumenstrom bei effizienter Einkoppelung des Ultraschalls für unterschiedliche Salatsorten und Verschmutzungsgrade ermittelt werden. Zur Realisierung einer Kreislaufführung des Waschwassers wird eine Membran-Filtration für diesen Prozess untersucht. Von besonderer Bedeutung ist hierbei neben der unerwünschten Verfärbung des Wassers durch Chlorophyll vor Allem die Reduzierung der bakteriellen Kontamination. Um die Vorteile der Kombination aus Ultraschallreinigung und Membranfiltration zu zeigen, wird im Projekt eine Anlage prototypisch entwickelt und im Feldversuch getestet.

Zwanzig20 - InfectControl 2020 - Verbreitungswege von Antibiotika (AB)-Resistenzen in kommunalen Abwässern - ANTIRES, Teilprojekt AntiRes - Teilvorhaben 3

Das Gesamtziel des Vorhabens wurde in der Verbundvorhabenbeschreibung ausführlich dargestellt. In dem TV3 soll das Vorkommen von Antibiotika (AB) in Abwässern über den saisonalen Verlauf untersucht und nachgewiesen werden. Zusätzlich soll geprüft werden, ob das Vorkommen von Antibiotika in den Gewässern eine veränderte mikrobielle Gemeinschaft (ANTIRES-TV1, TV4; Schnelltests) zur Folge hat und damit einhergehend die Umsetzung von organischem Material beeinflusst. Dies kann je nach Gewässertyp und Nährstoffeinträgen zu erhöhten Kohlenstoffemissionen (CO2, CH4) führen. Die erhobenen Daten sollen zu einem besseren Verständnis der Verbreitungswege und jahreszeitlichen Dynamik von Antibiotika sowie damit beeinflussten biogeochemischen und mikrobiellen Parametern in Gewässern beitragen und sind damit essentiell für die Entwicklung von Strategien zur unsachgemäßen Nutzung von Antibiotika. Im TV3 IGB soll das Vorkommen von Antibiotika (AB) in Abwässern über den saisonalen Verlauf untersucht und nachgewiesen werden. Zusätzlich soll geprüft werden, ob das Vorkommen von Antibiotika in den Gewässern eine veränderte mikrobielle Gemeinschaft (TV1, TV4; Schnelltests) und damit einhergehend die Umsetzung von organischem Material beeinflusst. Dies kann je nach Gewässertyp und Nährstoffeinträgen zu erhöhten Kohlenstoffemissionen (CO2, CH4) führen. Die erhobenen Daten sollen zu einem besseren Verständnis der Verbreitungswege und jahreszeitlichen Dynamik von Antibiotika sowie damit beeinflussten biogeochemischen und mikrobiellen Parametern in Gewässern beitragen und sind damit essentiell für die Entwicklung von Strategien zur unsachgemäßen Nutzung von Antibiotika. Parallel zu den Biogeochemischen Analysen soll in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner ein Schnelltest entwickelt und vor Ort auf seine Praxistauglichkeit hin getestet werden.

WavE - HypoWave: Einsatz hydroponischer Systeme zur ressourceneffizienten landwirtschaftlichen Wasserwiederverwendung, Teilprojekt 5

In HypoWave wird erstmals ein hydroponisches System zur Pflanzenproduktion untersucht, das mit speziell für den Einsatz in diesem System aufbereitetem kommunalem Abwasser betrieben wird und ohne ein Substrat zur Verankerung der Pflanze auskommt. Ziel ist es, ausgehend von einer Pilotierung in Wolfsburg und unter Berücksichtigung der nötigen Governance ein hydroponisches System zu entwickeln, bei dem eine optimale Nährstoffaufnahme der Pflanzen bei gleichzeitiger Minimierung von Schadstoffen wie Schwermetallen, organischen Spurenstoffen oder pathogenen Keimen im Produkt gewährleistet ist. Zugleich erlaubt dieses System durch die Wiederverwendung eine Verbesserung der Wasserverfügbarkeit. Mittels Fallstudien und einer Wirkungsabschätzung wird untersucht, wie sich die Anforderungen verschiedener Standorte unterscheiden und wo sich Einsatzmöglichkeiten und Marktsegmente für das hydroponische System abzeichnen. UHOH ist im Verbund verantwortlich für die Themenlinie Landwirtschaft/hydroponisches System. So leitet die UHOH das AP3 zur landwirtschaftlichen Produktion und führt die Versuche in der Pilotierung mit dem Ziel der Anpassung sowie Charakterisierung eines solchen hydroponischen Systems durch. Zusätzlich erfolgen Laborversuche zur Aufnahme von Viren sowie chemischer und organischer Schadstoffe via Pflanzenwurzeln. Auch bearbeitet UHOH den landwirtschaftlichen Part in den vier Fallstudien und verantwortet die Fallstudie in Evora, Portugal. UHOH ist für die landwirtschaftliche Ergebnisverwertung verantwortlich und übernimmt auch diesen Aspekt in der Qualitätskontrolle der HypoWave-Produkte. -.

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