Deutsch-chinesische Zusammenarbeit für sauberes Trinkwasser von der Quelle bis zum Verbraucher
Teilprojekt: Nachhaltige Entwicklung eines in vitro Metabolisierungsprodukts zur ökotoxikologischen Bewertung von Proben aus der Taihu-Region - EWO
Projektlaufzeit: 2018–2021
Fördermittelgeber: BMBF
Projektleiter an der RWTH Aachen / Goethe-Universität Frankfurt
Projektkoordination und Projektbearbeitung an der RWTH Aachen / Goethe-Universität Frankfurt
- Dr. Andreas Schiwy (Co-PI)
- Dr. Yunlu Jia
- M.Sc. Feifei Xue (CSC Stipendium)
Verbundkoordinator
- Prof. Dr. Andreas Tiehm, Dr. Anna-Lena Schneider, DVGW- Technologie Zentrum Wasser (TZW), Karlsruhe
Projekt-Partner
- Prof. Dr. Andreas Tiehm, DVGW- Technologie Zentrum Wasser (TZW)
- Axel Sacharowitz, 3S Antriebe
- Dipl. Ing. Ingo Kropp, 3S Consult GmbH
- Christian Moldaenke, BBE Moldaenke GmbH
- Edmund Riehle, F.A.S.T GmbH
- Dr. Stephan Küppers, Forschungszentrum Jülich GmbH
- Dr. Florian Eichinger, Hydroisotop GmbH
- Christian Staaks, inge GmbH
- Dr. Tim aus der Beek, Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung (IWW)
- Prof. Dr. Stefan Norra, Karlsruhe Institute of Technology (KIT)
- Dr. Florian Meier, Postnova Analytics GmbH
- Dr. habil. Lars Däehne, Surflay nanotec GmbH
- Dr. Andreas Korth, Dr. Wido Schmidt, DVGW-Technologie Zentrum Wasser (TZW)
Projekt Webpage:
http://water-sign.de/
Project description
Sauberes Trinkwasser ist eine der wichtigsten Fragen der Menschheit, die sowohl ökologische als auch soziale und wirtschaftliche Fragen beinhaltet. Die chinesischen Behörden sind sich der zunehmenden Schwierigkeiten bewusst, ihre Bevölkerung, Landwirtschaft und Industrie mit sauberem Trinkwasser zu versorgen. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen sind deutsche Erfahrungen und Technologien in China bereits heute wegen ihrer Problemlösungskapazität und ihrer technischen Zuverlässigkeit hoch anerkannt. Der Transfer deutscher Technologie nach China und gemeinsame Forschungsprojekte chinesischer und deutscher Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft zur Suche nach neuen Lösungen für die nach wie vor bestehenden Probleme in den Bereichen Ressourcenschutz, Trinkwasseraufbereitung sowie Trinkwasserverteilung sind ständig gefragt. Die Trinkwasserqualität selbst und der sichere Transport des Trinkwassers zum Endverbraucher sind daher wichtige, aber nicht die einzigen Aspekte des beabsichtigten FuE-Vorhabens SIGN-2.
Ressourcenschutz, der eine geringere Verschmutzung der Rohwasserquellen in der Zukunft impliziert, sollte zugleich auch die für die Gewinnung von sicherem Trinkwasser erforderliche Aufbereitungsintensität verringern. Kurz gesagt, die Aufgaben von SIGN-2 umfassen
- Detaillierte Betrachtung des Tai-See (Taihu) als heutzutage stark beeinträchtigte Rohwasserressource in Bezug auf die Dynamik des Schadstoffaustausches während der Wasser-Sediment-Mischprozesse, die die Rohwasserqualität erheblich beeinflussen
- Trinkwasseraufbereitung mit innovativen dicht beschichteten Membranen und optimierten (in Bezug auf Wasserqualität und Energieeffizienz) Aufbereitungsketten
- Trinkwasserverteilung mit neuer integraler Anlagenverwaltung durch Software-Tools, die Spül-, Leckerkennungs- und Ventilwartungsdaten integrieren
- Verbreitung der Erkenntnisse und Ausbildung von Personen in den beiden Schwerpunktregionen des chinesischen Mega-Wasserprogramms im Rahmen des 13. chinesischen 5-Jahres-Plans: die Regionen Taihu und Peking
- Eintritt deutscher Unternehmen in den chinesischen Markt durch Pilotdemonstrations- und Markteinführungsaktivitäten
In Deutschland werden bei dem geplanten FuE-Vorhaben sowohl Partner aus der Industrie (überwiegend KMU) als auch aus Forschungsinstituten zusammenarbeiten, um sowohl 1) eine Weiterentwicklung gegenüber dem aktuellen Stand der Technik als auch 2) die praktische Anwendbarkeit der entwickelten Lösungen zu erreichen. Kooperationspartner in China sind die führenden Forschungsinstitute sowie die zuständigen Behörden und Akteure, die die nachhaltige Umsetzung der Projektergebnisse in China sicherstellen.
In dem Teilprojekt an der Goethe-Universität wird ein innovatives wirkungsbasiertes Monitoringsystem in Kombination mit einem biotechnologischen Stoffwechselsystem eingesetzt. Die Teststrategie umfasst in vitro effektbasierte Methoden, wie z.B. Ames-Fluktuationstest, Mikronukleus-Test, Micro-EROD-Test, ERα-CALUX®-Test und H295R-S-Test. Im biotechnologischen Stoffwechselsystem wird eine tierversuchsfreie Komponente namens ewoS9R zur Simulation von Stoffwechselveränderungen in metabolisch-defizienten in vitro-Test eingesetzt, der auf serumfrei wachsenden Suspensionsleberzelllinien basiert und durch eine innovative Methodik transformiert wird. Aufgrund des chemisch definierten tierversuchsfreien Prozesses reduziert das neu entwickelte Metabolisierungssystem nicht nur die Menge an tierischen Produkten (in der Regel S9-Rattenleberhomogenat), die in Experimenten verwendet werden, sondern verbessert auch die Qualität und die Vorhersagefähigkeit der Untersuchungsmethoden.
Die Ziele dieses Teilprojekt von SIGN2 sind: 1) die Entwicklung und Validierung der auf In-vitro Effekt basierten Methoden für die Implementierung eines biotechnologischen Metabolisierungssystems durch den Vergleich mit dem aus Tieren gewonnen S9-Rattenleberhomogenat, und 2) die Untersuchung des umfassenden ökotoxikologischen Risikos in der Taihu-Region anhand mehrerer Proben, einschließlich Rohwasser, Sedimenten, Oberflächenwasser und Trinkwasser nach der Behandlung in einer Batterie toxikologischer und ökotoxikologischer Testsysteme mit dem neuen biotechnologischen Metabolisierungssystem und konventionellem S9.
Literatur
- Jia, Y., Chen, Q., Crawford, S.E., Song, L., Chen, W., Hammers-Wirtz, M., Strauss, T., Seiler, T.-B., Schäffer, A., Hollert, H., 2019a. Cyanobacterial blooms act as sink and source of endocrine disruptors in the third largest freshwater lake in China. Environ. Pollut. 245, 408-418.
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- Jia, Y., Schmid, C., Shuliakevich, A., Hammers-Wirtz, M., Gottschlich, A., der Beek, T.a., Yin, D., Qin, B., Zou, H., Dopp, E., Hollert, H., 2019c. Toxicological and ecotoxicological evaluation of the water quality in a large and eutrophic freshwater lake of China. Sci. Total Environ. 667, 809-820.
- Tiehm, A., Hollert, H., Yin, D., Zheng, B., 2020. Tai Hu (China): Water quality and processes - From the source to the tap. Science of The Total Environment 712, 135559.https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135559
