Ölverschmutzung auf der Spur
Verbundprojekt AquaPAK: Neue optische Sensoren für Gewässerschutz übertreffen Erwartungen im Praxiseinsatz.
Die Einleitung ölhaltiger Abwässer in die Umwelt, etwa bei der Ölförderung, der Schifffahrt oder durch fahrlässiges Verhalten, stellen eine Gefährdung für Mensch und Umwelt dar. Öle, die in gelöster oder emulgierter Form in Gewässern vorkommen können, enthalten verschiedene Substanzen, von denen polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) aufgrund ihrer allgegenwärtigen Verbreitung und Langzeittoxizität als besonders problematische gelten. Neue optische Sensoren sollen zukünftig helfen, PAKs in Öl-Wasser-Gemischen schnell und zuverlässig nachzuweisen. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojektes „AquaPAK“ entwickelten Wissenschaftler ein System, welches bereits unter realen Bedingungen seine Leistungsfähigkeit beweisen konnte.
Abb.: Aufbau des Gesamtsystems bei seinem ersten Testlauf auf dem Forschungsboot Otzum des ICBM (links) und auf der Maria S. Merian bei der Einweisung des leitendenden Ingenieurs (rechts; Bild: H. Lehmann)
Im Februar 2014 endete das Verbundprojekt nach drei Jahren Laufzeit. Gesamtziel des Projektes war die Entwicklung und Erprobung von reagenzienfreien, optischen Sensoren zum quantitativen online Nachweis von gelösten und emulgierten Ölbestandteilen, insbesondere von PAKs, in messtechnisch gestörten Umgebungen wie biologisch aktivem und/oder durch Streuteilchen verunreinigtem Wassern. Das neu entwickelte trübungsunabhängige Messprinzip soll zuverlässige und schnelle Ergebnisse zur PAK-Detektion liefern und existierende Ölüberwachungssysteme unterstützen. Der im Rahmen von AquaPAK entwickelte Sensor stellt ein gegenüber herkömmlichen Verfahren verfeinertes Messverfahren dar, das eine Vorreiterrolle im Meeresumweltschutz einnimmt. An dem Verbund beteiligten sich die Firma TriOS Mess- und Datentechnik GmbH (Rastede), das Leibniz-Institut für Photonische Technologien, (IPHT, Jena) und das Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) der Universität Oldenburg (Oldenburg).
Die Erprobung der neu entwickelten Sensorik wurde in enger Zusammenarbeit mit späteren Nutzern aus dem Bereich der Schifffahrt durchgeführt. Hierbei standen die assoziierten Verbundpartner Briese Schifffahrt und Germanischer Lloyd den Entwicklern mit tatkräftiger Unterstützung zur Seite und lieferten, neben wertvollem Wissen aus der Praxis, auch reale Öl- und Wasserproben von weltweit operierenden Schiffen.
Nach erfolgreicher Entwicklung des PAK-Sensors und ausgiebiger Laborvalidierung des neuen Messprinzips befindet sich das Projekt nun in seiner realen Erprobungsphase. Der neue PAK-Sensor wurde für den Schiffseinsatz in einem automatisch gesteuerten und mit einer Referenzsensorik für Fluoreszenz, Trübung und Temperatur ergänztem Komplettsystem implementiert. Durch den assoziierten Verbundpartner Briese Schiffahrt konnten die Forscher das Sensorsystem unter den realen Bedingungen des Schiffsbetriebes auf dem Forschungsschiff Maria S. Merian nutzen, nachdem sie das System im September 2013 während eines Aufenthalts in Bremen an Bord installiert hatten.
Im Rahmen der Überführungsfahrt von Bremen nach Southampton konnten Mitarbeiter des ICBM das Sensorsystem am Entöler im Maschinenraum des Schiffs in Betrieb nehmen sowie die Maschinencrew in die Durchführung der Messungen einweisen. Mit dem leitendenden Ingenieur führten sie während dieser Zeit ausführliche Testdurchläufe bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen durch.
Die bisherigen Ergebnisse bestätigen die Funktionalität des entwickelten Sensors und seine Unabhängigkeit gegenüber Trübung und anderen Einflüssen. Gleichzeitig weist der Sensor eine gegenüber den verfügbaren Messverfahren deutlich erhöhte Sensitivität für PAK auf, die selbst über die ursprünglich geplante Empfindlichkeitssteigerung hinausgeht. Es ist daher zu erwarten, dass sich bei einem breiten Einsatz dieses Sensors deutliche Verbesserungen in Sachen Umwelt- und Gewässerschutz erreichen lassen.
BMBF / DE
