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VAMINAP: Im Auftrag von sauberem Wasser

Das Forschungsprojekt VAMINAP ist Schadstoffen im Wasserkreislauf auf der Spur

Vaminap, Micromata, Forschungsprojekt

Micromata ist Teil des interdisziplinären Forschungsprojektes VAMINAP. Das Kürzel steht für „Vor-Ort-Überwachung von Arzneirückständen, Mikro- und Nanopartikeln im Ablauf städtischer Kläranlagen mittels photonischer Verfahren“.

Hintergrund

Hinter dem sperrigen Namen verbirgt sich das Ziel, Klärwerke bei der Beseitigung von kleinsten Schadstoffen zu unterstützen. Denn toxische Rückstände belasten zunehmend unseren Wasserkreislauf und stellen für Mensch und Umwelt eine ernstzunehmende Gefahr dar. Die Anreicherung insbesondere von pharmazeutischen Substanzen und Kunststoffen im Trinkwasser bringt erhebliche Gefahren für die gesamte Nahrungskette mit sich. Bisher mangelt es allerdings an einfach zu bedienenden Analysegeräten, mit denen Mitarbeiter von Kläranlagen vor Ort schnell und dennoch mit hoher Empfindlichkeit Belastungen auslesen können – allen voran schwer zu detektierende Stoffe wie Nanopartikel, Mikroplastikteile und Rückstände aus Arzneimitteln.

Lösung

Hier soll VAMINAP helfen: Mithilfe eines portablen Endgerätes soll auf der letzten Klärstufe eine finale Wasserprobe entnommen werden. Ein besonders feines Filtermaterial nimmt dabei sogar Partikel auf, die kleiner als 300 Mikrometer sind. Das photonische Verfahren SERS* ermöglicht anschließend detailreiche Aussagen darüber, welche Kleinstpartikel in der Probe enthalten sind.

Im nächsten Schritt ermittelt ein intelligenter Software-Algorithmus die tatsächliche Gemengelage aus dem Befund, also welcher Stoff in welcher Konzentration genau vorhanden ist. Dabei kommen Methoden der künstlichen Intelligenz und des Maschinenlernens zum Tragen, wie etwa die Hauptkomponentenanalyse (PCA), um die relevanten Daten rauszufiltern, oder die so genannte Support Vector Machine, um die vorhandenen Stoffe in Cluster einzuteilen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Laborverfahren soll VAMINAP wesentlich schneller und kostengünstiger werden. Denn das portable Endgeräte ist nichts anderes als ein mobiles All-in-one-Labor zum Mitnehmen. Klärwerke werden damit in die Lage versetzt, gefährliche Rückstände schneller zu identifizieren und aus dem Verkehr zu zeihen.

Die Verbundpartner des Projektes im Überblick

  • GBA Gesellschaft für Bioanalytik mbH: Probennahme und Aufbereitung, Koordination
  • AirSense Analytics GmbH: Messgeräteentwicklung und -aufbau
  • Laser-Laboratorium Göttingen: Ramann/SERS-Analyse und Messungen
  • Micromata GmbH: Chemometrische Algorithmik, Maschinelles Lernen, Datenbank
  • AMO GmbH: Entwicklung des SERS-Chip
  • Dr. Pelzer und Partner: Probennahme und Bewertung des Messverfahrens

 

Förderung durch den Bund

Das Forschungsvorhaben VAMINAP wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 2 Millionen Euro gefördert, die Förderquote liegt bei 54,9 %. Die Projektlaufzeit ist vom 01. Februar 2016 bis zum 31. Januar 2019 angesetzt.

*Surface Enhanced Raman Scattering (deutsch: Oberflächenverstärkte Raman-Streuung)

Hendrik Thole

Hendrik Thole

Projektmanager