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Die Gefahr aus dem Abfluss

Unsichtbare Keime wachsen aus dem Siphon ins Waschbecken und können Menschen krank machen. UV-Licht soll helfen.

Wasser läuft in den Abfluss – doch was für Keime lauern dort?
Wasser läuft in den Abfluss – doch was für Keime lauern dort? © 123rf

Das Problem ist unsichtbar. Eigentlich sollte es schon längst weggespült sein, doch es kommt wieder. Wer seine Hände am Waschbecken wäscht, spült Verunreinigungen in die Rohrleitung darunter. Neben Schmutz auch Keime und Bakterien, die an den Händen haften. Doch nicht alle verschwinden für immer. Zu Hause in Bad und Küche ist das schon unangenehm. Im Krankenhaus wird es zur ernsten Gefahr für die Gesundheit. In Dresden wird nun an einer Lösung für das Problem gearbeitet. Für die braucht es Licht.

Direkt hinter dem Abfluss beginnt die Welt kleinster Mikroorganismen. Sie entwickeln sich im Siphon, der U-förmigen Rohrleitung, zu Biofilmen. In ihnen leben die Bakterien in enger Gemeinschaft innerhalb einer schleimartigen Substanz zusammen. Mit der Zeit wächst dieser Biofilm immer weiter – und irgendwann durch den Abfluss auch wieder in Richtung Waschbecken. „Dadurch können beim Aufdrehen des Wasserhahns auch infektiöse Aerosole entstehen“, erklärt Gaby Gotzmann vom Dresdner Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP. Gleich einer Bakterienwolke, die sich unbemerkt ausbreiten kann.

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Im Projekt „Siphon“ arbeitet das Fraunhofer FEP derzeit mit der Radebeuler Firma MoveoMed an einer Lösung. Das Unternehmen vertreibt bereits seit einigen Jahren Desinfektionsgeräte, die mithilfe von Erwärmung auf 80 Grad Celsius und Vibrationen die Keimausbreitung im Siphon effektiv verhindern. Zu den Kunden zählen Krankenhäuser, Pflegeheime oder Arztpraxen. „Nun wollen wir das System mit UV-Licht kombinieren“, erklärt Geschäftsführer Jan-Michael Albrecht.

Ansatzpunkt ist eine spezielle Beschichtung im Siphon aus Titandioxid, die durch UV-Licht angeregt wird. Dadurch verändert sich die Oberflächenchemie. Für Keime wird es somit schwierig, sich an der Oberfläche festzuhalten. Zum anderen wird der chemische Prozess der Photokatalyse ausgelöst. Die zu entfernenden organischen Stoffe werden dabei zu Kohlendioxid und Wasser aufgespalten – und verschwinden. „Durch den Einsatz von UV-Licht erreichen wir eine Art Sperre, damit die Keime nicht wieder bis ins Waschbecken vordringen können“, erklärt die Wissenschaftlerin. Bis März 2031 läuft das Projekt, in dessen Rahmen auch ein Prototyp getestet wird. „Gut sechs Monate später könnte dann bereits eine erste Serie produziert werden“, sagt Albrecht.

In einem zweiten Projekt testen Gaby Gotzmann und ihr Team den Einsatz von UV-Licht gerade auch für eine andere Anwendung. Der chemische Trick könnte in Zukunft ebenfalls helfen, Bedienfelder von Fahrkartenautomaten vor der Benutzung durch einen neuen Kunden zu desinfizieren. Touchscreens werden so zu einer sauberen Sache.

Saubere Sache: Fett, Rost oder Staub – bei der Herstellung von Produkten müssen Verunreinigungen vermieden werden. „Eine Reinigung legt erst einmal die Grundlage dafür, dass Desinfektion und Sterilisation gut funktionieren“, sagt Frank-Holm Rögner vom Fraunhofer FEP. Wird das Thema vernachlässigt, kann das hohe Kosten verursachen, wenn Produkte dadurch beispielsweise nicht richtig funktionieren. 20 bis 30 Prozent des Produktionsaufwands entfallen auf die Reinigung. Das passiert mit Wasser, Lösungsmitteln oder auch desinfizierenden Materialien. „Trotzdem ist das Wissen darum leider nicht überall vollumfänglich vorhanden.“ Rögner engagiert sich deshalb bei der Initiative „Fraunhofer Reinigung – Die High-Tech-Plattform rund um Reinigungsprozesse“. Ziel ist es, Firmen zum Thema Hygiene zu beraten. Ein weiterer Fokus bei der Arbeit liegt künftig auch auf der Entwicklung umweltverträglicher Reinigungsmittel.

Schmutz aufspüren: Damit Verunreinigungen durch Biofilme überhaupt entdeckt werden können, arbeitet das Fraunhofer FEP auch an speziellen bidirektionalen Displays. Diese können sowohl Licht aussenden als auch zurückkommende Informationen aufnehmen. Die Oberfläche der Displays, zum Beispiel bei einem Fingersensor, sendet Licht aus und beleuchtet den möglichen Schmutz von unten. „Dieser wirft das Licht zurück“, erklärt Gruppenleiterin Gaby Gotzmann. Weil sich diese Informationen aber von denen sauberer Stellen unterscheiden, können Verschmutzungen erkannt werden. Dadurch sehen die Forscher auch, wie stark die Oberfläche bereits verschmutzt ist. Je nach vorher festgelegten Werten kann ab einem bestimmten Schwellenwert die Reinigung ganz automatisch ausgelöst werden. Das passiert durch Lichtemissionen, die die Bakterien unschädlich machen.

Ab in den Reaktor: Mit Bioreaktoren lassen sich Bakterien oder Viren ebenfalls inaktivieren. Sie werden dabei mit niederenergetischen Elektronen unschädlich gemacht. „Damit ließen sich zum Beispiel auch Hormone aus dem Abwasser entfernen“, nennt Simone Schopf vom Fraunhofer FEP eine weitere Anwendung. Die Elektronen werden dafür direkt in eine Flüssigkeit gegeben. Durch die in Dresden entwickelte Bestrahlungstechnik zerstören sie dort die Verbindungen zwischen den DNA-Molekülen der Bakterien, Viren oder Zellen. „Im Krankenhaus könnte so beispielsweise auch infektiöses Material von Patienten sehr schnell unschädlich gemacht werden.“ Ein großer Vorteil des Verfahrens: Die Technik ist skalierbar, das heißt, sie kann für wenige Milliliter oder auch für Hunderte Liter angewendet werden. Das Interesse der Industrie ist groß. Simone Schopf rechnet damit, dass es erste Anwendungen schon in wenigen Jahren gibt.

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Projektwerkstatt Technologien für Hygiene „Made in Saxony“: am 22. September, 14 bis 18 Uhr, am Fraunhofer FEP (Winterbergstraße 28); Eintritt frei; Infos und Anmeldung unter www.sz-link.de/hygiene

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