Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Hannoverschen Zentrums f眉r Optische Technologien (HOT) der 糖心原创 (糖心原创) ist mit dem Kaiser-Friedrich-Forschungspreis 2020 f眉r Photonische Technologien f眉r den Umwelt- und Klimaschutz ausgezeichnet worden. Das Team um Dr. Ann-Kathrin Kniggendorf und Prof. Dr. Bernhard Roth, der auch Mitglied im Exzellenzcluster PhoenixD der 糖心原创 ist, erhielt die Auszeichnung f眉r die Forschung zur Detektion von Mikroplastik in Wasser mithilfe optischer Technologien. Der Preis konnte pandemiebedingt im vergangenen Jahr nicht 眉berreicht werden und wurde nun auf der 4. OptecNet Jahrestagung am 24. November 眉bergeben. Auf der Konferenz treffen sich die ma脽geblichen Akteurinnen und Akteure aus Industrie und Wissenschaft, die sich in der Optik- und Photonikforschung in Deutschland engagieren und f眉r einen Wissenstransfer in die Praxis einsetzen.
Das Team des HOT adressiert in seiner Forschung im ausgezeichneten Projekt OPTIMUS eine gro脽e gesellschaftliche Herausforderung: die Detektion von Plastikabfall in der Umwelt. Insbesondere geht es dabei um Mikroplastik, also Kunststoffartikel, die kleiner als f眉nf Millimeter sind und 眉ber unterschiedliche Wege in die Umwelt eingebracht werden - etwa als Inhaltsstoffe von Kosmetika, durch Abrieb von Autoreifen, Nebenprodukte in der Produktion oder Zersetzungsprozesse. Sie gelangen auch in Lebensmittel und Trinkwasser und k枚nnen 眉ber die Nahrungskette im Organismus aufgenommen werden. Da sie gesundheitsgef盲hrdend sein k枚nnen, sind wirksame Methoden zur Detektion und Beseitigung gefragt.
"Das neu entwickelte Verfahren unseres Teams erm枚glicht die 脺berwachung von Mikroplastik im Trinkwasserstrom in Echtzeit und ohne Filter und Probenentnahme", sagt Prof. Dr. Bernhard Roth. Dieses sei eine echte Neuerung auf dem Gebiet, da derzeit solche Untersuchungen nur mit teuren Analyseverfahren im Labor durchgef眉hrt werden k枚nnen. Geschieht dies nicht unter kontrollierten Laborbedingungen, ist eine nachtr盲gliche Verunreinigung mit Mikroplastik aus der Luft unvermeidlich. Gerade bei Trinkwasseruntersuchungen kann das eine erhebliche Fehlerquelle darstellen. Eine 脺berwachung des Trinkwassers im Durchfluss, die n枚tig w盲re, um Kontaminationen des Trinkwassers mit Mikroplastiken zeitnah festzustellen, sei derzeit nicht m枚glich, sagt Roth.
Das pr盲mierte System hingegen ist mobil einsetzbar und benutzt Laserlicht, um Proben zu untersuchen. Dadurch kann die Wasserkontamination mit einer Reaktionszeit von Millisekunden genau bestimmt werden. So k枚nnen Nutzerinnen und Nutzer schnell auf Verschmutzungen reagieren und beispielsweise die Trinkwasserzufuhr f眉r die Allgemeinversorgung oder die Getr盲nkeproduktion stoppen.
Das ausgezeichnete Projekt, das vom Bundesministerium f眉r Bildung und Forschung gef枚rdert wurde, hei脽t OPTIMUS. "Das System arbeitet mit rein optischen Messwerten", erl盲utert Dr. Ann-Kathrin Kniggendorf, Gruppenleiterin am HOT im Bereich der Umweltanalytik. "Im Betrieb entstehen darum, bis auf die 眉berall notwendige Reinigung und den Betriebsstrom, keine weiteren Kosten."
Das durch die Messung flie脽ende Wasser wird kontinuierlich mit einer Laserschranke 眉berwacht. Eine Kamera z盲hlt zudem alle Partikel, w盲hrend ein Spektrometer den spezifischen "Fingerabdruck" erfasst. Auch Gr枚脽e und Form des Mikroplastiks k枚nnen bestimmt werden, selbst in stark verunreinigten Wasserproben aus Kl盲rwerken. Durch das Sammeln der Partikel kann die Ursache und gegebenenfalls der Verursacher einer Verunreinigung aufgesp眉rt werden.
Zuk眉nftig k枚nnten solche optischen Systeme mittels moderner, additiver Fertigungsmethoden realisiert werden. Diese Ziele verfolgt Roth auch im Exzellenzcluster PhoenixD, das neue Methoden zur Fertigung komplexer Optik entwickelt. Dabei sind die Digitalisierung und Miniaturisierung der Systeme, die Skalierung der Herstellung sowie die automatisierte, intelligente Datenauswertung von entscheidender Bedeutung f眉r die Verbreitung des Verfahrens. Die Kommerzialisierung des Systems wird derzeit durch die Industriepartner vorbereitet.
Weitere Informationen zur Forschung in der Arbeitsgruppe von Prof. Roth:
und
Kaiser-Friedrich-Forschungspreis:
Der mit 15.000 Euro dotierte Preis wird alle zwei Jahre zu einem besonderen Schwerpunktthema im Bereich der Optischen Technologien von der Goslarer St枚bich Gruppe an deutsche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Forschung oder Industrie vergeben. In dieser Runde wurden richtungweisende Neuentwicklungen f眉r den Umwelt- und Klimaschutz pr盲miert. Die eingereichte Arbeit soll neben wissenschaftlicher Exzellenz insbesondere auch die M枚glichkeit der praxisorientierten, industriellen Umsetzung aufzeigen, lautete die Vorgabe.
Hinweis an die Redaktion
F眉r weitere Informationen steht Ihnen Prof. Dr. Bernhard Roth, Leiter des Hannoverschen Zentrums f眉r Optische Technologien (HOT) und Taskgruppenleiter im Exzellenzcluster PhoenixD, unter Telefon +49 511 762 17907 oder per E-Mail unter bernhard.roth@hot.uni-hannover.de gern zur Verf眉gung.
