Giftsuche im Wasser ohne Stromanschluss

Dünger-Abkömmlinge dank Gerät des Wissenschaftsinstituts Tokio bald überall nachweisbar

Wasser: Gift darin lässt sich nun deutlich schneller nachweisen (Symbolbild: Pexels, pixabay.com)

Tokio (pte015/10.09.2025/11:30)

Gesundheitsgefährdende Amine, die vor allem durch Umwandlung von Düngemitteln in Gewässern entstehen, lassen sich künftig mit einer neuen Technik von Forschern des Wissenschaftsinstituts Tokio problemlos nachweisen. Sie haben ein Gerät zur Überwachung von Trinkwasser entwickelt, das kompakt ist und keine externe Stromzufuhr benötigt. Es wird durch den natürlichen Fluss der zu untersuchenden Flüssigkeit mit Energie versorgt und erzeugt Lichtsignale, die auf das Vorhandensein giftiger Amine hinweisen.

Kompakt statt bisher sperrig

Angesichts steigender Verschmutzung ist die Notwendigkeit einer schnellen Überprüfung der Wasserqualität dringender denn je. Herkömmliche Überwachungssysteme basieren oft auf teuren, sperrigen Geräten, die schwierig zu bedienen sind, was sie in abgelegenen Gebieten oder an Orten mit begrenzten Ressourcen unpraktisch macht.

Das neue Gerät weist giftige Amine im Wasser mithilfe von Elektrochemilumineszenz (ECL) nach. Dabei werden aus stabilen Ausgangsstoffen durch Anlegen einer Spannung an der Oberfläche einer Elektrode sehr reaktionsfähige Stoffe erzeugt. Der ECL-Prozess basiert auf zwei Schlüsselmolekülen: einem Chromophor, das als Lichtemitter dient, und einem Co-Reaktanten, der als Opfermolekül fungiert. Die elektrische Spannung versetzt das Chromophor in einen angeregten Zustand. Kehrt es in seinen Grundzustand zurück, emittiert es Licht, was auf das Vorhandensein der Amine hinweist.

Strom durch fließendes Wasser

Bislang benötigte ECL eine externe Stromversorgung, um diese Reaktionen anzutreiben. Das neue Gerät nutzt stattdessen die Spannung, die entsteht, wenn Flüssigkeit durch das System fließt. Es enthält ein sogenanntes geteiltes bipolares Elektrodensystem, durch das die Flüssigkeit strömt. Dabei erzeugt sie, wenn sie mit Aminen versetzt ist, einen schwachen elektrischen Strom, der den ECL-Prozess in Gang setzt.

Die Elektrolumineszenz, also die Helligkeit, ist stark genug, um mit einer Digitalkamera erfasst zu werden, sodass sich die Auswertung automatisieren lässt. Da das System keine externe Stromversorgung benötigt, kann es für die Echtzeit-Überwachung von Schadstoffen eingesetzt werden, insbesondere in Notfallsituationen, in denen keine Stromversorgung verfügbar ist.

"Wir glauben, dass unser Prototyp eine innovative Klasse kostengünstiger und tragbarer elektrochemischer Analysegeräte darstellt, die mithilfe der natürlichen elektrischen Energie betrieben werden können. Unsere Vision für die Zukunft ist, dass, sobald diese Technologie weiterentwickelt und robuster geworden ist, ein kontinuierlicher natürlicher Wasserfluss, beispielsweise in einem Fluss, genutzt wird, um die für den Betrieb des Geräts erforderliche elektrische Energie bereitzustellen", so Forschungsleiter Shinsuke Inagi.

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