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Ressource Wasser
Technopol-Kompetenzen zu Wasser und Gesundheit.
Wasser ist ökologisch, wirtschaftlich und medizinisch betrachtet eine Ressource von unschätzbarem Wert. An den Technopolen Wieselburg, Krems und Tulln ist eine Konzentration an Kompetenzen zum Thema Wasser entstanden, die den Bogen vom Ökosystem über die gesundheitliche Bedeutung bis hin zur Trinkwasserversorgung spannt.
Inhalt
Ressource Wasser
An den niederösterreichischen Technopolen ist viel Kompetenz zum Thema Wasser versammelt.
Wasser als Ökosystem
Internationale beachtete Gewässerkunde-Forschung am WasserCluster Lunz
Wasser und Boden
Am Institut für Kulturtechnik und Bodenwasserhaushalt werden hydrologische Kreisläufe untersucht.
Wasserqualität und Gesundheit
An der Karl Landsteiner Universität setzt man mikrobiologische Diagnostik für die Wasseranalyse ein.
Sensoren für die Wasseranalytik
Know-how der Universität für Weiterbildung für Schnelltests und Monitoring
Hochpräziser Nachweis
Methodenentwicklung für die Wasseranalytik am IFA-Tulln
Technopole in Niederösterreich
Ansprechpartner
Ressource Wasser
Vom Ökosystem zum Gesundheitsfaktor
Wasser ist für alle Lebensvorgänge von elementarer Bedeutung. Es ist Lebensraum und Lebensmittel, Wirtschaftsfaktor, regionale Ressource, Heilmittel und potenzielle Gefahr. In der Forschungs-, Technologie- und Innovationsstrategie des Landes Niederösterreich (FTI-Strategie) hat man diese Zusammenhänge aufgegriffen und „Wasser“ als eines von zehn Themenfeldern definiert, auf die die Arbeit der niederösterreichischen Forschungseinrichtungen konzentriert werden soll. Darin sind auch die Aktivitäten an den niederösterreichischen Technopolen an zentraler Stelle eingebunden.
Am WasserCluster Lunz und am Institut für Kulturtechnik und Bodenwasserhaushalt des Bundesamts für Wasserwirtschaft, die zum Netzwerk des Technopols Wieselburg gehören, wird Wasser als Ökosystem für die darin lebenden Organismen in Wechselwirkung mit den umgebenden Umweltkompartimenten betrachtet.
Dieses feinausbalancierte System ist von Gefährdungen unterschiedlicher Art bedroht. An der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften wurde ein international sichtbarer Forschungsschwerpunkt zum Thema Wasserqualität und Gesundheit etabliert, der Konzepte und Methoden für ein nachhaltiges Wassersicherheitsmanagement (Bade-, Bewässerungs- & Trinkwasserqualität) entwickelt.
Am Department für Integrierte Sensorsysteme (DISS) der Donau-Universität Krems steht spezialisiertes Know-how zur Entwicklung von Sensoren zur Verfügung, die zur Überwachung der Wasserqualität dienen können. Beide Institutionen sind am Technopol Krems angesiedelt.
Am BOKU-Department IFA-Tulln, das am Technopol Tulln angesiedelt ist, hat man ein Schema etabliert, dem weltweit hunderte Labore in Ringversuchen zur Wassergüte folgen. Eine andere Gruppe am IFA entwickelt molekulargenetische Methoden zum Nachweis mikrobiologischer Belastungen im Wasser.
Wasser als Ökosystem
Lebensraum und Nahrungsquelle
Der WasserCluster Lunz ist eine international renommierte Forschungsstätte auf dem Gebiet der Gewässerkunde mit langer Tradition. Die Forschungseinrichtung wird von der Universität Wien, der Donau-Universität Krems und der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) getragen und von den Bundesländern Wien und Niederösterreich finanziell unterstützt.
Die Forschung der hier tätigen Wissenschaftler zielt auf ein Verständnis von Veränderungen auf globaler Ebene („global change“) ab, bei denen klimatische Faktoren, Landnutzung und Biodiversität auf komplexe Weise miteinander verknüpft sind. Zahlreiche Projekte beschäftigen sich in diesem Kontext mit den Funktionen von Gewässerökosystemen über räumliche und zeitliche Strukturen hinweg.
Die Forschung findet dabei auf drei Ebenen statt: An zahlreichen Binnengewässern im In- und Ausland werden die Wechselwirkungen aquatischer Ökosysteme im Echtmaßstab untersucht. Dazu nutzen die Forscher auch den Wasserreichtum und geringen Nutzungsdruck der Bäche und Seen in der voralpinen Landschaft rund um Lunz. Die hier vorhandenen Outdoor-Anlagen stehen für Experimente zur Verfügung, in denen die natürlichen Verhältnisse unter kontrollierten Bedingungen simuliert werden. Zudem wurde für die Forschung im Labormaßstab eine umfangreiche Infrastruktur geschaffen, beispielsweise für die Analytik stabiler Isotopen oder molekularbiologische Untersuchungen.
Die Forschungsarbeit ist in fünf Arbeitsgruppen gegliedert. Die Gruppe Aquascale untersucht Diversität und Funktionalität von Plankton, die Gruppe Biger beschäftigt sich mit dem Einfluss von externen Stressfaktoren auf die Prozesse an der Grenze zwischen Wasser und Sediment. Die Entstehung und Weitergabe von Lipiden in aquatischen Gemeinschaften wird in der Arbeitsgruppe Liptox untersucht. Neu hinzugekommen sind die Gruppe Quiver, die sich mit der Biodiversität aquatischer Insekten befasst und die Gruppe Carbocrobe, die die Rolle von Süßwasser-Mikroorganismen für den Kohlenstoffzyklus untersucht.
Am WasserCluster Lunz wird ein umfassendes Verständnis für die Funktionen von Gewässerökosystemen erarbeitet.
Wasser und Boden
Vom Filtern und Speichern
Das Österreichische Bundesamt für Wasserwirtschaft betreibt in Petzenkirchen das Institut für Kulturtechnik und Bodenwasserhaushalt (BAW-IKT). Es hat die Aufgabe, die Zusammenhänge zwischen Wasser und Boden zu betrachten, um gemäß dem Motto „Bodenschutz = Wasserschutz“ Böden als Filter und Speicher für Wasserressourcen zu erhalten. „Wir bezeichnen unsere Tätigkeit als ‚Boden-Hydrologie-Management‘, da wir im Sinne der Nachhaltigkeit steuernd in den hydrologischen Kreislauf eingreifen“, sagt Peter Strauss, der Leiter des Instituts.
Das BAW-IKT gliedert sich in drei Abteilungen: Im Bereich „Grundwasserschutz“ wird die Filterwirkung betrachtet, die die Bodenüberdeckung des Grundwassers für die versickernden Niederschläge hat. Die Abteilung Hydrologie kleiner Einzugsgebiete und Erosion beschäftigt sich mit der Abtragung von Boden durch Wasser und Wind und seinen Transport durch Oberflächengewässer. Die intensive land- und forstwirtschaftliche Nutzung der österreichischen Tal- und Beckenlandschaften und ihr Einfluss auf die Qualität von Böden und Grundwasservorkommen wird in der Abteilung Landnutzung und Landentwicklung untersucht.
Diese Kompetenzen bringt das BAW-IKT auch in mehrere aktuelle Forschungsprojekte ein: Dabei beschäftigt man sich etwa mit einer Verringerung der Boden- und Grundwasserverschmutzung durch Prozesse der Abfallwirtschaft, mit automatisierter Bildauswertung zur Erfassung der Bodenbedeckung oder mit der Erhöhung der Biodiversität im Weinbau und ihrem Einfluss auf den Boden. Dem Institut stehen für seine Arbeit ein Labor für die chemische und physikalische Untersuchung von Boden- und Wasserproben sowie verschiedene „Lysimeter“ zur Untersuchung des Bodenwasserhaushalts zur Verfügung.
Wir bezeichnen unsere Tätigkeit als ‚Boden-Hydrologie-Management‘, da wir im Sinne der Nachhaltigkeit steuernd in den hydrologischen Kreislauf eingreifen.
WASSERQUALITÄT UND GESUNDHEIT
Neue Methoden der mikrobiologischen Diagnostik
Um die weltweiten Herausforderungen zur sicheren Nutzung von (Trink-)Wasserressourcen im Sinne der UN-Entwicklungsziele meistern zu können, werden ausgefeilte Analyse- und Managementmethoden in zunehmendem Maße benötigt. Der Fachbereich Wasserqualität & Gesundheit der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL) entwickelt diagnostische Methoden mit zukunftsweisender globaler Anwendungsperspektive in der Wasserhygiene.
Die im Fachbereich tätigen Wissenschaftler arbeiten an zahlreichen Fragestellungen mit Fokus auf gesundheitsrelevante Mikroorganismen im Wasser (z. B. mikrobiologische Indikatoren; pathogene Viren, Bakterien und Einzeller; wassereigene Mikroorganismen in Grund- und Trinkwasser). Ein wesentliches Ziel ist die Entwicklung und Anwendung „intelligenter“ Methoden zum Nachweis fäkaler mikrobiologischer Verunreinigungen, beispielsweise auf Basis der DNA-/RNA-Analytik oder der (Online-)Zytometrie. Diese kultivierungsunabhängigen Methoden werden auch für die Problematik sogenannter „Emerging Pathogens“ verwendet, also solcher Krankheitserreger, die beispielsweise aufgrund der Klimaerwärmung neu bzw. vermehrt in unseren Gewässern auftreten. Ein weiteres Schwerpunktthema sind Bakterien, die klinisch relevante Antibiotikaresistenzen tragen. „Im Sinne des aktuellen WHO-Aktionsplans untersuchen wir in mehreren (inter-)nationalen Projekten, ob Wasser als relevanter Übertragungsweg für solche Bakterien in Frage kommt“, sagt Farnleitner.
Die KL bringt diese Kompetenz als Teil des Kooperationszentrums ICC Water & Health ein, das gemeinsam mit der Technischen Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien gegründet wurde. Mit dieser Einrichtung wurde eine im Donauraum führende Institution zum Thema „Wasser und Gesundheit“ etabliert, die nicht nur kompetenter nationaler Ansprechpartner ist, sondern ihr Know-how auch in internationalen Organisationen und Kooperationen sichtbar und nachhaltig einbringt.
Wir entwickeln Lösungen für ein nachhaltiges Sicherheitsmanagement der Lebensgrundlage Wasser.
Sensoren für die Wasseranalytik
Kremser Know-how für Schnelltests und Monitoring
Das Department für Integrierte Sensorsysteme (DISS) der Universität für Weiterbildung Krems entwickelt Sensoren auf der Basis unterschiedlichster Messprinzipien und für die verschiedensten Einsatzzwecke. Eines der Zentren des Departments ist das von Martin Brandl geleitete Zentrum für Wasser- und Umweltsensorik. Hier hat man sich auf die sensorische Erfassung wichtiger Parameter der Wasserqualität fokussiert, die chemische oder mikrobiologische Belastungen charakterisieren. Zur Detektion werden biochemische Reaktionen verwendet, die elektrochemisch detektiert werden können. Für anorganische Belastungen kommen auch photometrische Methoden in Frage.
Ein Beispiel dafür ist der von der Gruppe entwickelte Schnelltest auf die Bakterienart E. Coli, die ein wichtiger Indikator für fäkale Verschmutzung von Trinkwasser ist. Das System soll insbesondere Hauseigentümern im ländlichen Raum eine schnelle Beurteilung der Wasserqualität von Hausbrunnen ermöglichen. In einem anderen Projekt wurden Sensorsysteme entwickelt, mit denen ein kontinuierliches Monitoring der Summenparameter „Chemischer Sauerstoffbedarf“ (CSB) und „Biologischer Sauerstoffbedarf“ (BSB) möglich ist, die Auskunft über den Verunreinigungsgrad durch organische Verbindungen und Mikroorganismen geben. Das von der Gruppe bereitgestellte System ermöglicht eine semiautomatische Überprüfung biologischer Kleinkläranlagen und die Benachrichtigung des Betreibers, wenn zulässige Werte überschritten werden.
Aktuelle Forschungsprojekte beschäftigen sich darüber hinaus mit dem Nachweis von Legionellen (humanpathogene Mikroorganismen, die in Warmwassererzeugungsanlagen vorkommen können) und Pseudomonas aeruginosa (einem Bakterium, dessen multiresistente Varianten in vielen Krankenhäusern Probleme bereiten). In einem weiteren Forschungsprojekt soll gemeinsam mit tschechischen Partnern eine mit Sensoren ausgestattete Boje entwickelt werden, um die Gewässerqualität kontinuierlich überwachen zu können.
Wir wenden unser Know-how in der Sensorik auf Fragen der Wasseranalytik an.
Hochpräziser Nachweis
Analytische Methodenentwicklung am IFA-Tulln
Die Wasseranalytik ist auf Methoden angewiesen, die auf dem neuesten Stand der technischen Entwicklung stehen. Am Institut für Bioanalytik und Agro-Metabolomics des IFA-Tulln beschäftigen sich gleich mehrere Gruppen mit derartigen Methoden.
Schon Mitte der 1990er-Jahre begann man hier damit, Ringversuche zu organisieren, bei denen Labore aus ganz Österreich Wasserproben bekannter Zusammensetzung erhalten, um zu sehen, ob sie deren Inhaltsstoffe mit ausreichender Präzision und Richtigkeit bestimmen. Neben Nährstoffen, Metallen und Spurenelementen werden auch Verbindungen getestet, die die Wasserqualität beeinträchtigen: Pestizide, halogenierte und aromatische Kohlenwasserstoffe, Arzneimittel und Industriechemikalien.
Heute nehmen weltweit rund 900 Labore aus mehr als 40 Ländern an den Ringversuchen teil. Seit 2013 fungiert die Umweltbundesamt GmbH als Partner, 2018 erfolgte die Gründung des IPS (IFA-Proficiency Testing Scheme) als Betrieb gewerblicher Art, der im Mai 2020 zudem eine Akkreditierung als Anbieter von Eignungsprüfungen für Wasserringversuche erhielt (DIN EN ISO/IEC 17043:2010).
Die von Georg Reischer geleitete Gruppe der TU Wien am IFA-Tulln entwickelt demgegenüber Methoden, mit denen sich mikrobiologische Belastungen von Wässern bestimmen lassen. Dabei setzt man vor allem auf Schnelltests, die auf der Bestimmung von spezifischen DNA- oder RNA-Sequenzen beruhen. Neben Amplifikations-Methoden wurden in den vergangenen Jahren vermehrt Aptamere zum Einsatz gebracht, also DNA-Moleküle, die mittels eines Selektionsprozesses daraufhin optimiert wurden, an bestimmte Targets zu binden. Als Targets dienen bakterielle Pathogene aus fäkalen oder industriellen Abwässern. Aus gegebenem Anlass hat sich Reischer aber auch mit dem Nachweis pathogener Viren in Wässern beschäftigt. Diese Kompetenzen bringt die Gruppe auch ins Kooperationszentrum ICC Water & Health ein.
Wertstoffe aus dem Wasser
Algen gelten als zukunftsträchtige Quelle von biogenen Wertstoffen, weil sie nicht an landwirtschaftliche Flächen gebunden sind, sondern auch auf Wasserflächen oder in Reaktoren kultiviert werden können. Im Kompetenzzentrum BEST – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH werden derzeit mehrere Forschungsprojekte zum Thema Algen als Lebens- und Futtermittel und zur Anzucht von Cyanobakterien verfolgt, die Ausgangsstoffe für Biokunststoffe produzieren. Gemeinsam mit der ÖGUT koordiniert man hier auch das österreichische Netzwerk Algen und hat eine Kooperation mit deutschen und Schweizer Netzwerken (D-A-CH Netzwerk Algen) aufgebaut.
Technopole in Niederösterreich
Wenn Forschungsinstitute, Ausbildungseinrichtungen und Unternehmen an einem Standort eine Einheit bilden, um international anerkannte Spitzenforschung zu betreiben, dann sprechen wir von Technopolen. Technopole sind Plattformen für Know-how-Transfer und Wissensverbreitung und forcieren die regionale und internationale Zusammenarbeit. Die niederösterreichische Wirtschaftsagentur ecoplus hat vier solcher Technopole an den Standorten Krems, Tulln, Wiener Neustadt und Wieselburg aufgebaut.
Der Technopol Krems ist ein internationales Zentrum für Gesundheitstechnologien.
www.ecoplus.at/technopol_krems
Technopol-Manager: H.Leiter@ecoplus.at
Der Technopol Tulln ist ein international anerkanntes Forschungszentrum im Bereich biobasierte Technologie.
www.ecoplus.at/technopol_tulln
Technopol-Managerin: A.Weiler@ecoplus.at
Der Technopol Wieselburg ist internationales Zentrum für Bioenergiesysteme, Lebensmittel- und Agrartechnologie
www.ecoplus.at/technopol_wieselburg
Technopol-Manager: K.Nagelhofer@ecoplus.at
Der Technopol Wiener Neustadt ist ein international renommiertes Forschungszentrum im Bereich Medizin- und Materialtechnologie.
www.ecoplus.at/technopol_wienerneustadt
Technopol-Manager: R.Gotsbacher@ecoplus.at
Ansprechpartner
WasserCluster Lunz
gabriele.weigelhofer@wcl.ac.at
BAW-IKT
peter.strauss@baw.at
Karl Landsteiner Privatuniversität
andreas.farnleitner@kl.ac.at
Donau-Universität Krems
martin.brandl@donau-uni.ac.at
IFA-Tulln
andrea.koutnik@boku.ac.at
georg.reischer@tuwien.ac.at
BEST – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH
andrea.sonnleitner@best-research.eu
