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Pathogene Mikroorganismen im Wasser sind ein ernstes Betriebsrisiko. Legionellen in Trinkwasseranlagen, Keimbelastungen in Kühlkreisläufen oder Kontaminationen in industriellen Prozessmedien können die Gesundheit von Beschäftigten gefährden, und jede Verzögerung bei der Erkennung kostet Zeit und Geld. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Mikrotechnik und Mikrosysteme in Mainz haben eine Analyseplattform vorgestellt, die den gesamten Prozess vom Probenbehälter bis zum Ergebnis automatisiert und direkt an den Einsatzort verlagert.
Laborwege kosten Zeit
Bisher läuft die Wasseranalyse nach einem festen Schema. Eine Probe wird entnommen, ins Labor transportiert und dort aufbereitet. Erst nach mehreren Vorbereitungsschritten beginnt die eigentliche Messung. Kulturbasierte Methoden, die regulatorisch weit verbreitet sind, benötigen oft mehrere Tage bis zum Ergebnis. Molekularbiologische Verfahren wie die quantitative Polymerasekettenreaktion (qPCR) liefern schnellere Resultate, setzen aber ebenfalls eine Laborinfrastruktur voraus.
Für Betreiber großer Gebäude, Produktionsanlagen oder öffentlicher Einrichtungen bedeutet das: Im Fall einer Kontamination vergeht wertvolle Zeit, bevor Maßnahmen eingeleitet werden können. Bei Legionellen ist das besonders kritisch. Die Bakterien vermehren sich in stehendem Warmwasser zwischen 25 und 50 Grad Celsius. Wird eine Überschreitung des Grenzwerts von 100 koloniebildenden Einheiten pro 100 Milliliter zu spät erkannt, drohen Betriebsschließungen und im schlimmsten Fall Erkrankungen.
Analyse ohne Laborumweg
Das Fraunhofer IMM hat eine Plattform entwickelt, die diese Prozesskette vollständig automatisiert. Sie integriert Probenahme, Aufbereitung und molekularbiologische Analyse in einem System und soll direkt am Standort eingesetzt werden, ohne dass Proben in ein externes Labor geschickt werden müssen.
Automatisierte Probenaufbereitung
Ein zentrales Element ist die automatisierte Aufbereitung der Wasserprobe. Mikroorganismen werden aus dem Probenvolumen angereichert und für die anschließende Analyse vorbereitet. Dieser Schritt war bislang personalintensiv und fehleranfällig. Die Plattform übernimmt ihn ohne manuellen Eingriff.
Molekularbiologische Detektion vor Ort
Die Analyse basiert auf molekularbiologischen Methoden, mit denen sich spezifische Mikroorganismen schnell und zuverlässig identifizieren lassen. Das Verfahren erkennt genetisches Material der Zielorganismen direkt in der aufbereiteten Probe. Ein Ergebnis ist deutlich früher verfügbar als bei klassischen Kulturverfahren.
Relevanz für Industrie und Gebäudebetreiber
Betroffen sind Unternehmen mit Kühltürmen und Rückkühlwerken, Krankenhäuser und Hotels mit großen Warmwassersystemen sowie Lebensmittelproduzenten mit hygienekritischen Prozesswässern. Eine schnellere Vor-Ort-Analyse verkürzt das Zeitfenster, in dem eine unerkannte Kontamination Schaden anrichten kann.
Hinzu kommen regulatorische Anforderungen. Die Trinkwasserverordnung schreibt für bestimmte Gebäude regelmäßige Legionellenprüfungen vor. Bislang sind externe Laboranalysen der Standard. Eine zertifizierte Vor-Ort-Lösung könnte diesen Prozess für Betreiber vereinfachen und beschleunigen. Ob und wann die Fraunhofer-Plattform regulatorisch anerkannt wird, ist noch offen.
Industrielle Prozesswässer
Neben dem Trinkwasserbereich kommen industrielle Prozesswässer als weiteres Einsatzfeld in Frage. In der Papier-, Chemie- und Pharmaindustrie können mikrobielle Belastungen Produktqualität und Anlagenverfügbarkeit beeinträchtigen. Schnelle Analyseergebnisse direkt in der Produktion erlauben frühere Korrekturen im Prozess.
Fazit
Die Fraunhofer-Plattform adressiert ein konkretes operatives Problem: den Zeitverlust zwischen Probenahme und Analyseergebnis. Der Schritt vom Laborverfahren zur vollautomatisierten Vor-Ort-Analyse ist technisch anspruchsvoll. Ob die Lösung zur Marktreife gelangt und welche regulatorischen Hürden noch zu nehmen sind, wird die weitere Entwicklung zeigen.
