Fische brauchen gutes Wasser – doch in Europa erfüllen nur 37 Prozent der Oberflächengewässer die Umweltanforderungen. Das EU-Projekt SusWater hat deshalb nach Wegen gesucht, Schadstoffe günstig und nachhaltig aus dem Wasser zu holen: mit Materialien aus Reststoffen, mit Pilzen aus Abwasser, mit Licht und mit tragbaren Sensoren. Ein Thema für alle, die Chemie, Biologie und Umweltschutz verbinden wollen — und am Ende kannst du testen, ob in dir ein Detektiv für sauberes Wasser steckt.
Die Aquakultur, also die Zucht von Fischen und anderen Wassertieren, gehört zu den am schnellsten wachsenden Bereichen der Lebensmittelproduktion. Sie hat allerdings eine Achillesferse: Sie hängt vollständig davon ab, wie viel Wasser zur Verfügung steht und wie gut es ist. Und genau da liegt das Problem. Nur 37 Prozent des europäischen Oberflächenwassers erfüllen die Umweltanforderungen. Wer Fische züchtet, muss also entweder auf sauberes Wasser hoffen oder es selbst reinigen. Beides wird schwieriger, je mehr Schadstoffe in Flüssen und Seen landen, und die Wasserverschmutzung gilt deshalb als wachsende Herausforderung für die ganze Branche.
Hier setzte das EU-finanzierte Projekt SusWater an, koordiniert von der Universität Turin. Es brachte neun Partner von drei Kontinenten zusammen, um Werkzeuge zur Überwachung und Aufbereitung von verschmutztem Wasser zu entwickeln. Im Team saßen Fachleute aus der analytischen und der Umweltchemie, aus der Materialwissenschaft, der Biologie und der Toxikologie – dazu Partner, die sich um die Umsetzung in der Industrie kümmern. Das Ziel war nicht eine einzelne Wundertechnologie, sondern ganze Strategien: vom Material, das Schadstoffe bindet, über den Prozess, der sie abbaut, bis zur Messung, die zeigt, ob alles funktioniert hat.
Das Herzstück des Projekts sind nachhaltige Materialien aus erneuerbaren und abfallbasierten Ressourcen. Statt teurer Spezialchemie greift das Team zu Stoffen, die vielerorts als Reste anfallen. Die wichtigsten Bausteine im Überblick:
Einzeln wäre jedes dieser Werkzeuge nur ein Baustein. Erst die Kombination macht daraus ein System. Projektkoordinatorin Paola Calza, Professorin an der Universität Turin, beschreibt es so: „Wir haben diese mit fortschrittlichen photokatalytischen Materialien und Membrantechnologien kombiniert und so die Photokatalyse, Adsorption und biologischen Vorgänge miteinander verknüpft“. So greifen mehrere Mechanismen ineinander, und was einem Verfahren entkommt, kann das nächste erwischen.
Reinigen ist nur die halbe Arbeit. Man muss auch wissen, was im Wasser steckt – und ob es nach der Behandlung verschwunden ist. SusWater entwickelte dafür einen analytischen Arbeitsablauf, der wichtige bekannte Schadstoffe während der Aufbereitung verfolgt. Gleichzeitig blickt das Verfahren auf den breiteren, bisher unbekannten Anteil der Mikroverunreinigungen. Das ist wichtig, weil sich nicht jeder problematische Stoff auf einer Liste findet, die man einfach abarbeiten kann. Für angehende Chemikerinnen und Chemiker ist das ein spannendes Feld: Hier geht es weniger ums Abhaken als ums Aufspüren.
Ein weiteres Ergebnis passt fast in die Jackentasche. Das Team entwickelte und patentierte tragbare elektrochemische Sensoren, mit denen sich Spurenmetalle und Arzneimittel direkt vor Ort messen lassen. Proben müssen dafür nicht erst ins Labor geschickt werden. Das macht die Sensoren zu einer kostengünstigen Alternative für die Umweltüberwachung. Getestet wurden die Technologien an Wasserproben aus fünf Ländern: Dänemark, Italien, Japan, Spanien und Thailand. Die Mischung aus europäischen und asiatischen Gewässern zeigt, dass die Werkzeuge nicht nur unter Laborbedingungen bestehen sollen.
SusWater hat Kooperationen in Europa, Asien und Südamerika hinterlassen. Aus dem Projekt ist außerdem das Spin-off Penso Green entstanden, das nachhaltige Lösungen ohne Flüssigkeitsableitung für die industrielle Wasserwiederverwendung entwickelt – das Wasser bleibt dabei im Kreislauf, statt als Abwasser zu enden. Auch in der Forschung geht es weiter. „Mehrere im Rahmen des Projekts initiierte Forschungslinien werden nun weiterverfolgt, um die Anwendung fortgeschrittener Werkstoffe, analytischer Methoden und nachhaltiger Wasseraufbereitungstechnologien auf neue Schadstoffe, Umweltszenarien und industrielle Kontexte zu übertragen“, sagt Calza.
Das Konsortium wollte nicht nur Fachpublikum erreichen. Es organisierte Workshops und Treffen mit Interessengruppen, war auf Wissenschaftsfestivals und bei der Forschernacht präsent und bot internationale Kurse an. Dazu kam ein ungewöhnliches Format: ein Comic mit dem Titel „Eine SusWater-Geschichte“. „Diese Initiativen haben gezeigt, dass komplexe wissenschaftliche Konzepte auf ansprechende Weise vermittelt werden können, ohne die wissenschaftliche Genauigkeit zu schmälern“, resümiert Calza.
Die Technologien selbst lassen sich auf weitere Branchen übertragen, etwa auf die pharmazeutische Industrie, die Lebensmittelproduktion und die chemische Herstellung. Außerdem können die Erkenntnisse helfen, die überarbeitete EU-Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser umzusetzen, die strengere Anforderungen an die Entfernung von Mikroverunreinigungen stellt.
SusWater zeigt, wie viele Disziplinen zusammenkommen müssen, damit am Ende sauberes Wasser herauskommt: Chemie, Biologie, Materialwissenschaft, Toxikologie und industrielle Praxis. Aus Resten wie Zellulose oder Gelatine werden Filter, aus Abwasserpilzen Helfer bei der Reinigung, aus Laborverfahren handliche Sensoren. Für die Fischzucht bedeutet das eine Chance auf bessere Wasserqualität, für die Industrie eine Möglichkeit, Wasser wiederzuverwenden. Und für Studierende ist es ein Beispiel dafür, dass Umweltschutz oft im Reagenzglas beginnt.
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