Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laser prüft Trinkwasser automatisch und schnell

01.10.2013
Um Trinkwasser rein zu halten, prüfen Wasserexperten kontinuierlich dessen Bestandteile auf Schadstoffe. Hilfe kommt jetzt von der Lasertechnologie: Ein neues System kann Wasserproben automatisch und direkt im Wasserwerk analysieren.

Laser sind aus unserer Welt nicht mehr wegzudenken: Sie drucken Dokumente, spielen CDs oder DVDs ab, fertigen durch Schweißen, Schneiden oder Biegen Fahrzeuge, vermessen Straßen, beobachten unseren Blutstrom oder entfernen Tumore aus unserem Körper.


Wenig größer als ein Schuhkarton ist der im Projekt »IRLSENS« entstandene Demonstrator. Er analysiert Wasserproben direkt am Werk automatisch und schnell.
© Martin Wagenhan / Fraunhofer IAF

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF in Freiburg haben die Technologie nun für ein weiteres Anwendungsfeld optimiert: Ihr Quantenkaskadenlaser, ein spezieller Infrarotlaser, das Herzstück eines Analysators, kann automatisch Trinkwasser direkt im Wasserwerk prüfen. Wasserversorger sind so in der Lage, innerhalb weniger Minuten festzustellen, nicht nur ob, sondern auch mit welcher Substanz das Wasser verunreinigt ist.

Der Analysator ist insbesondere darauf spezialisiert, gesundheitsgefährdende chemische Schadstoffe sofort zu identifizieren. »Die Apparatur testet direkt im ständigen online-Betrieb am Wasserwerk das Wasser auf gefährliche Inhaltsstoffe und ermöglicht bei Auffälligkeiten eine schnelle Reaktion«, fasst Dr. Frank Fuchs die Vorteile zusammen. Er koordiniert am IAF das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt »IRLSENS«.

Um die Bestandteile des Wassers zu überprüfen, nutzen die Experten die Molekülspektroskopie: Sie untersuchen die optischen Spektren der im Wasser enthaltenen Moleküle. Diese sind für jede chemische Verbindung einzigartig, da das einzelne Molekül bei charakteristischen Frequenzen schwingt und Licht absorbiert. Wasser selbst schluckt infrarotes Licht sehr stark und die bisher eingesetzten Lichtquellen liefern wenig Leistung. Daher war eine derartige Untersuchung bisher nur im Labor möglich. »Der Knackpunkt ist vor allem die Intensität des Lichts. Um direkt am Wasserwerk zu spektroskopieren, mussten wir eine leistungsstärkere Quelle finden«, erläutert Fuchs.

Wasserproben im laufenden Betrieb entnehmen

Der Quantenkaskadenlaser des IAF produziert bis zu 1000 Mal intensiveres Licht als der bisher im Labor verwendete thermische Strahler aus Siliziumcarbid. Per Infrarotstrahlung – im langwelligen, für das menschliche Auge nicht sichtbaren Bereich des Lichts – lassen sich Verunreinigungen des Wassers analysieren. Die für die Molekülspektroskopie relevanten Wellenlängen liegen zwischen 7,3 und 11 Mikrometern. Die Wasserproben müssen nun nicht mehr aufwändig und zeitintensiv im Labor präpariert, sondern können direkt im laufenden Betrieb entnommen werden. Das Messsystem ist nur wenig größer als ein Schuhkarton, funktioniert autonom und benötigt kaum Wartung.

Ein Demonstrator hat den ersten Praxistest bereits erfolgreich bestanden: Im badischen Wasserwerk Kleine Kinzig musste der Laser testweise eingebrachte Süssstoffproben in unterschiedlichen Dosen aufspüren. Sechs Wochen lang wurde alle drei Minuten gemessen. Insgesamt 21 000 Proben erfasste das System im vollautomatischen Betrieb. Das Ergebnis: Jede einzelne Probe wurde exakt erfasst. Es gab keinen einzigen Fehler. Auch die Bedenken hinsichtlich der Vibrationsanfälligkeit des Laserspektrometers erwiesen sich als unbegründet: Die laufenden Maschinen und Pumpen in der Maschinenhalle hatten keine negativen Auswirkungen auf das Testergebnis. Abhängig von der Nachfrage will der Projektpartner Bruker Optik, der den Demonstrator gebaut hat, das Messsystem zu einem Produkt weiterentwickeln.

Das deutsche Trinkwassersystem verfügt über sehr hohe Qualitätsstandards. Alle deutschen Wasserwerke lassen ihre Wasserproben in Laboren wie dem Technologiezentrum Wasser (TZW) in Karlsruhe regelmäßig prüfen. Gleichzeitig hat jedes einzelne Werk ununterbrochen Trübung, pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit im Blick, um bei Auffälligkeiten sofort einzugreifen zu können. »Für den Fall solcher Auffälligkeiten ermöglicht die neuartige Lasertechnologie eine schnelle Identifikation von Gefahrstoffen vor Ort und kann die Wasserexperten bei ihrer Analyse der Lage unterstützen«, schließt Fuchs.

Britta Widmann | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/Oktober/laser-prueft-trinkwasser-automatisch-und-schnell-5.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Verkalkte Zähne retten
19.06.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Uhrenbestandteile aus Diamant
18.06.2018 | Schweizerischer Nationalfonds SNF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord

Stellarator-Rekord für Fusionsprodukt / Erste Bestätigung für Optimierung

Höhere Temperaturen und Dichten des Plasmas, längere Pulse und den weltweiten Stellarator-Rekord für das Fusionsprodukt hat Wendelstein 7-X in der...

Im Focus: Schnell und innovativ: Jülicher Superrechner ist eine Neuentwicklung aus Europa

Bei der Entwicklung innovativer Superrechner-Architekturen ist Europa dabei, die Führung zu übernehmen. Leuchtendes Beispiel hierfür ist der neue Höchstleistungsrechner, der in diesen Tagen am Jülicher Supercomputing Centre (JSC) an den Start geht. JUWELS ist ein Meilenstein hin zu einer neuen Generation von hochflexiblen modularen Supercomputern, die auf ein erweitertes Aufgabenspektrum abzielen – von Big-Data-Anwendungen bis hin zu rechenaufwändigen Simulationen. Allein mit seinem ersten Modul qualifizierte er sich als Nummer 1 der deutschen Rechner für die TOP500-Liste der schnellsten Computer der Welt, die heute erschienen ist.

Das System wird im Rahmen des von Bund und Sitzländern getragenen Gauß Centre for Supercomputing finanziert und eingesetzt.

Im Focus: Superconducting vortices quantize ordinary metal

Russian researchers together with their French colleagues discovered that a genuine feature of superconductors -- quantum Abrikosov vortices of supercurrent -- can also exist in an ordinary nonsuperconducting metal put into contact with a superconductor. The observation of these vortices provides direct evidence of induced quantum coherence. The pioneering experimental observation was supported by a first-ever numerical model that describes the induced vortices in finer detail.

These fundamental results, published in the journal Nature Communications, enable a better understanding and description of the processes occurring at the...

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Neueste Entwicklungen in Forschung und Technik

25.06.2018 | Veranstaltungen

Wheat Initiative holt Weizenforscher aus aller Welt an einen Tisch

25.06.2018 | Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord

25.06.2018 | Physik Astronomie

Schnell und innovativ: Jülicher Superrechner ist eine Neuentwicklung aus Europa

25.06.2018 | Informationstechnologie

Leuchtfeuer in der Produktion

25.06.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics