Neue Telemetrietechnik setzt auf molekulares Wasser-Gedächtnis

Die Berliner Wasserbetriebe setzen künftig bei der Ablesung von Wasserzählern auf das „Gedächtnis“ der Wassermoleküle. Dazu wurde von den Wasserbetrieben gemeinsam mit Forschern des Kompetenzzentrums Wasser Berlin, Physikern des Berliner Instituts für Modulation und Spektroskopie und dem renommierten Wasserzähler-Hersteller Litrometer KGaA, Baden-Baden, ein neuartiger Wasserzähler entwickelt.

In ihm werden Verbrauchs- und Kundendaten in die molekulare Struktur des Wassers eingeprägt. Diese Daten werden in eigens entwickelten Sensoren, die in den Einlaufbauwerken der Klärwerke montiert sind, wieder ausgelesen und so eine vollständige telemetrische Datenerfassung verwirklicht.

Einem Team von Wissenschaftlern des Instituts für Modulation und Spektroskopie aus Berlin-Adlershof unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Rebéu Gissülf gelang es erstmals, Fluktuationen in der Struktur von flüssigem Wasser nachzuweisen. Sie nutzten dazu neue Methoden der Schwingungsspektroskopie. Wie sie im Fachjournal Liquid Nature (Bd. 434, Seite 199) berichten, geht das strukturelle Gedächtnis in dem flukturierenden Netzwerk gekoppelter Wassermoleküle erst nach etwa 50 Stunden verloren, einem Zeitintervall, das die Zeitdauer der Wassernutzung im Haus inklusive der Fließzeit des Abwassers zum Klärwerk übersteigt.

In den Experimenten regt ein Lichtimpuls in einem mit 0,5 Mikrometer extrem dünnen Wasserfilm eine molekulare Streckschwingung eines Wassermoleküls an. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist hundertmal dicker. Das von dem infraroten Lichtimpuls zum Schwingen angeregte Molekül dient als Sonde für die Fluktuationen des molekularen Netzwerks. Diese Fluktuationen führen zu einer Veränderung der Schwingungsfrequenz und Schwingungsphase.

Diese Frequenzen lassen sich individuell modulieren, was hier für die „Aufprägung“ der jeweiligen Kundendaten genutzt wird. Mit dem Verfahren der „zweidimensionalen Schwingungsspektroskopie“ können diese Änderungen im Klärwerk wieder sichtbar gemacht werden. Die neue Technik wurde für einen Praxisdauertest in 78 Pankower Häusern sowie im Klärwerk Schönerlinde installiert.

Dieser Test wird durch den Datenschutzbeauftragten des Unternehmens überwacht, damit sichergestellt ist, dass Dritte nicht durch Abschöpfen aus der Kanalisation Zugriff auf Kundendaten erhalten. Nach der Reinigung im Klärwerk ist das nicht mehr möglich. In den Belebungsbecken der biologischen Reinigungsstufe löst sich die modulierte Information praktisch auf.