Analyseverfahren für Kreislaufsysteme
Die aktualisierte EU-Wasserrahmenrichtlinie zielt darauf ab, bis 2040 für sauberere Flüsse, Seen, Grundwasser und Meere in der EU zu sorgen. Im Zuge dessen wird die Liste der Wasserschadstoffe überarbeitet. Die fortschrittliche Überwachung von Oberflächengewässern und Grundwasser erfordert neue, empfindlichere Messmethoden.
Neben traditionellen chemischen Analysen sollen künftig auch wissenschaftlich anerkannte, wirkungsbasierte Methoden eingesetzt werden, um Schadstoffeffekte und deren Auslöseschwellen (trigger values) zu bestimmen. Solche Methoden sind entscheidend, um etwa östrogene Stoffe im Wasser zu identifizieren, die schon in geringsten Konzentrationen erhebliche Auswirkungen auf die Geschlechtsentwicklung von Fischen und anderen Organismen haben können.
Seit 2011 entwickelt unsere Forschungsgruppe Ökotechnologie solche Biotests, insbesondere planare Biotests, die sensitiv gentoxische und östrogene Substanzen in Wasserproben aufspüren.
Gleichzeitig arbeiten wir auch an der Entwicklung von Low-Tech Sensoren, die eine kontinuierliche Überwachung ermöglichen sollen. Für die Umsetzung von Kreislaufsystemen von Wasser, wie zum Beispiel im KREIS-Haus, ist die Entwicklung dieser Methoden höchst relevant. Zu den Überwachungsmethoden müssen auch geeignete Parameter ausgearbeitet werden um die sichere Verwendung von autarken Wasserkreislaufsystems mit Grauwasseraufbereitung und direktem Wasserrecycling zu gewährleisten.
Referenzprojekte
Gentoxische Stoffe in Recycling-PVC-Böden
In Zusammenarbeit mit dem ZHAW Spinoff planar4 wurden im Jahr 2022 12 ausgewählte Extrakte aus PVC-Böden (von insgesamt 144) mittels des planar-umuC-Biotests untersucht. In 11 der 12 untersuchten Extrakte konnte mit dem planar-umuC Biotest gentoxische Aktivität festgestellt werden. Dieses Ergebnis zeigt, dass über ein Recycling von alten PVC-Böden solche Stoffe auch in neuen PVC-Böden auftauchen können.
Referenz: Wiesinger, H., 2024, Legacy and emerging plasticizers and stabilizers in PVC floorings : impacts of an industrial transition and recycling, Environmental Science & Technology, (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c04851)
Östrogene Wirkung in Abwasserproben
Die Wasserqualität in der Schweiz hat sich dank fortschrittlicher Reinigungsprozesse, wie der Einführung einer vierten Reinigungsstufe, erheblich verbessert. Trotz dieser Fortschritte stellen Mikroverunreinigungen aus kleineren Kläranlagen und anderen diffusen Quellen, wie Drainagesystemen, eine anhaltende Herausforderung dar. Zu den besorgniserregenden Spurenstoffen gehören östrogenaktive Verbindungen wie Östron (E1), 17β-Östradiol (E2) und das synthetische Hormon 17-Ethinylöstradiol (EE2), die schon in sehr geringen Konzentrationen ökologische Probleme verursachen können.
Eine 2016 durchgeführte Untersuchung von 20 Zürcher Kläranlagen mit dem planar-Yeast Estrogen Screen (planar-YES) offenbarte in 16 Anlagen das Vorkommen dieser östrogenaktiven Stoffe. Bei der Hälfte der Proben wurde eine Östrogenaktivität festgestellt, die über dem empfohlenen Grenzwert von 0,4 Nanogramm pro Liter lag. Die planar-YES-Methode zeigt ihre Vielseitigkeit und Effektivität in der breiten Anwendbarkeit für die Überwachung von Wasserverschmutzungen.
Sensoren zur Überwachung von Kreislaufsystemen
Unser Projekt startet mit einer umfassenden Analyse und Bewertung bewährter Techniken zur Qualitätskontrolle von aufbereitetem Grauwasser, einschliesslich sensorbasierter Ansätze wie SAC254-Sonden. Darauf aufbauend werden Verfahren in bestehenden Projekten zur Wasserwiederverwendung getestet, mit dem Ziel, diese Techniken zu effizienten und kostengünstigen Überwachungslösungen weiterzuentwickeln.
Casa Circolo
Die Machbarkeitsstudie «Casa Circolo» untersucht am Beispiel des KREIS-Hauses in Feldbach ZH technische Aspekte der Umsetzung eines autarken Wasserkreislaufsystems mit Grauwasseraufbereitung und direktem Wasserrecycling. Hauptthemen sind die Wasserqualität (chemisch-physikalische Parameter, Gentoxizität), Energiebedarf, Wasserbilanz, sowie der Transfer von Wasser- und Nährstoffflüssen zur Düngung und Bewässerung (Fertigation) im Sinne des «Water-Energy-Food-Ecosytems-Nexus».