Projekte - Projekte - Projekte: Wie alles begann...


2012 nahm die damalige Juniorprofessorin Dr. Katrin Schuhen für Organische und Ökologische Chemie ihre wissenschaftlichen Arbeiten im universitären Umfeld nach ihrer Dissertation 2007 wieder auf, nachdem sie einige Jahre in der freien Wirtschaft arbeitete.
Seitdem wurden und werden in zahlreichen Forschungsprojekten innovative Lösungen zur Entfernung und Detektion von Mikroschadstoffen und Mikroplastik aus dem Wasser erforscht.

Kurz gesagt - um was geht es?

Wasser ist die wichtigste Ressource der Welt. Doch obwohl nahezu 70 Prozent der Erdoberfläche von Wasser bedeckt ist, stehen den Menschen nur etwa 0,007 Prozent direkt zur Verfügung.

Gerade Mikroschadstoffe und Mikroplastik, dazu zählen Pharmazeutika, Pestizide, Schwermetalle uvm. belasten mehr und mehr den Wasserkreislauf und uns Menschen.

Nicht nur die Kläranlagen sind derzeit auf die Entfernung dieser Stoffe nicht ausgelegt oder haben längst das Limit ihrer Leistungsfähigkeit erreicht, sondern auch die Umwelt zeigt mehr und mehr negative Auswirkungen durch die zunehmenden Schadstofffrachten.

Genau hier setzt Wasser 3.0 mit neuen Konzepten und einer verantwortungsbewussten, zielorientierten Lösungsforschung an, um mehr über die Mikroschadstoffe und deren Verhalten zu erfahren und um Lösungen zu entwickeln, um die Mikroschadstoffe aus dem Wasser zu entfernen.

Wir setzen nicht nur auf anwendungsorientierte Forschung und Ursachenforschung, sondern auch auf Aufklärung. Mit unserer Bildungs- und Kommunikationsarbeit wollen wir eine sinnvolle Vermeidungsstrategie unterstützen und dadurch nachhaltig die Umwelt schützen.

Laufende Projekte und neue Ideen


Wir forschen rund um die Themen: Wasser, Wasserreinigung, Schutz der lebenswichtigen Ressource Wasser, Kreislaufwirtschaft und Digitalisierung.
Einige Projekte wurden und werden bereits mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft realisiert. Wir sind jedoch immer auf der Suche nach neuen Ansätzen und Impulsen. Und wir haben selbst auch eine Menge Ideen, die wir für vielversprechend halten.

Unser Augenmerk liegt dabei auf der kontinuierlichen Vergrößerung unseres Netzwerks. Im Sinne unserer Umwelt setzen wir auf lösungsorientierten Dialog und gemeinsames Lernen zwischen unterschiedlichen Disziplinen, Partnern und Stakeholdern. Unabhängig davon, ob wir Projekte in den Bereichen Forschung oder Bildung starten, ist transparente Kommunikation immer ein zentraler Aspekt unserer Arbeit.
Mehr dazu finden Sie auch in unseren Publikationen.

Wir lieben Forschung. Wir lieben Kommunikation. Wir wollen mit anderen kritisch Denkenden und engagiert Handelnden gemeinsam neue Wege gehen. Werden Sie ein Teil von Wasser 3.0 - als Projektpartner, Sponsor oder unterstützen Sie uns mit Ihren Spenden.

Entfernung von Mikroplastik aus Abwasser

Seit 2015 forschen wir bei Wasser 3.0 im Rahmen des Projekts Wasser 3.0 – PE-X® an der Entfernung von Mikroplastik Abwasser. Im Rahmen der bisherigen Arbeiten konnten wir ein Konzept, welches vorher noch nicht in der Wissenschaft diskutiert wurde, in die Anwendung transferieren und eine neue Methode beschreiben (Publikationen).

Mittels Agglomerations-Fixierung ist es uns gelungen, Mikroplastik unabhängig von Dichte und Größe sowie Konzentration in einem Zweischrittverfahren, erstens zu lokalisieren und zweitens zu verklumpen. Nach Beendigung der Reaktion fanden sich unsere Agglomerate an der Wasseroberfläche wieder.

Die Chemie hinter den Prozessen erforschen wir derzeit intensiv weiter, um noch bessere Vorhersagen zu Entfernungsraten treffen zu können und die Passgenauigkeit unserer Lösungen weiter zu verbessern.

Weiterhin forschen wir an einem besseren Verständnis zu den Prozessen und an der Analyse des Verhaltens von Mikroplastik in unterschiedlichen Wässern. Interesse an Forschungsprojekten zum Thema Mikroplastik?
Dann schreiben Sie uns gerne über unser Kontaktformular eine Nachricht.

Entfernung von Mikroplastik aus Meerwasser

Seit 2018 erforschen wir die Entfernung von Mikroplastik aus Meerwasser. Hauptforschungsbereiche sind unter anderem Meerwasserentsalzungsanlagen, in denen aus Meerwasser, Süßwasser hergestellt wird, welches dann für die Trinkwassergewinnung und landwirtschaftliche Nutzung verwendet werden kann oder die Meersalzgewinnung.

Durch unsere Forschung konnten wir bisher erfolgreich zeigen, dass es möglich ist, Mikroplastik mittels anorganisch-organischer Hybridkieselgel-Kombinationen aus Salzwasser zu entfernen, um die Weiterverbreitung von Mikroplastik in andere Nutzungszweige zu unterbinden (Publikationen).

Derzeit erforschen wir unter anderem intensiv den Einfluss unterschiedlicher interner und äußerer Faktoren auf den gesamten Mikroplastikentfernungsprozess, sowie den Einsatz unserer Material-Technologiekombination in unterschiedlichen Umgebungen, so z.B. in Ufer-nahen Zonen, Hafenbecken.

Interesse an Forschungsprojekten zum Thema Mikroplastik?
Dann schreiben Sie uns gerne über unser Kontaktformular eine Nachricht.

Entfernung von Mikroplastik aus dem Klärschlamm (industriell, kommunal)

Projektpartner gesucht!

Nicht nur die Weltmeere sind die einzigen Empfänger von Mikroplastik. Abwasserkläranlagen erhalten auch große Mengen an Mikroplastik aus Haushalten, Industrie und Oberflächengewässern, die sich im Klärschlamm als Dünger für Landwirtschaft und Gartenbau anreichern können.

Nach einer Studie des Norwegischen Instituts für Wasserforschung (NIVA) und der schwedischen Universität für Agrarwissenschaften (SLU) wird nach wie vor Schlamm aus kommunalen Kläranlagen als Ergänzung zu traditionellen Düngemitteln auf landwirtschaftliche Flächen angewendet.

Die Belastung wird auf ca. 110.000 - 730.000 t pro Jahr geschätzt. Somit können Mikropartikel nicht nur über die Meerestiere sondern auch über Lebensmittel, welche aus der Agrarwirtschaft stammen, zum Menschen gelangen (Nizzetto et al. 2016).

Für dieses Projekt suchen wir Sponsoren und Partner.

Detektion von Mikroplastik in unterschiedlichen Umweltkompartimenten

Projektpartner gesucht!

Mikroplastik, jeder kann es sehen, wenn es da ist, aber bisher gibt es noch keine Norm oder Handlungsvorschrift im Bereich Mikroplastikanalytik, die eine Methode beschreibt, die nachweislich in allen Umweltkompartimenten, die Detektion von Mikroplastik ermöglicht.

Dass wir immer noch nicht die richtige Methodik zur Hand haben, liegt daran, dass wir mit Mikroplastik ein Vielkunststoffgemisch haben. Es ist eben nicht nur Polyethylen, Polyamid oder Polyester, sondern es sind viele Polyethylene, viele Polyamide und viele Polyester. Schätzungsweise gibt es rund 2000 verschiedene Polyethylene von LDPE, MDPE, HDPE, UHMWPE oder LLDPE und unfassbar viele Verarbeitungsarten und somit unterschiedliche Zusammensetzungen. Zusammengefasst: eine komplexe Mikroplastikmatrix, die sich nicht so einfach mit einer Einzel-Polymeranalytik detektieren lässt, die man bereits kennt. Hinzukommen die Probleme (Reproduzierbarkeit bei der Probenentnahme, Aufbereitung und Messung), die man hat, wenn man in Umweltsystemen arbeiten und nicht in abgeschlossenen Produktionsanlagen. In der nahen Zukunft brauchen wir eine Methode zur kontinuierlichen Detektion von Mikroplastik. Genau hier wollen wir unsere Forschung anknüpfen und bereits vorhandenes Wissen mit neuem Wissen erweitern.

Genau aus diesem Grund suchen wir Gerätehersteller oder Analytiklabore, die ihre Geräte für die Referenzierung bereitstellen (z.B. Raman-Spektroskopie, Pyrolyse GC-MS) oder / und Forschergruppen oder Industriepartner, die als kreative, innovative Entwickler mit in das Projekt einsteigen, um die Forschung voranzubringen und zu prägen.

Für dieses Projekt suchen wir Sponsoren und Partner.

Nutzung von Abwasser als Ressource

Projektpartner gesucht!

Trotz zahlreicher Möglichkeiten ist der Übergang von Abwassersystemen von einem alleinigen Schwerpunkt auf der Schadstoffentfernung zu einem Schwerpunkt auf der Rückgewinnung von Ressourcen nicht einfach zu realisieren. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass neu entstehende Konzepte und Methoden Bestandteile eines komplexen integrierten Systems sind, das umfassendere Vorteile bieten soll, darunter Wasserwiederverwendung, Nährstoffrecycling und Energieerzeugung, während bestehende Infrastrukturparadigmen nicht für diese vielfältigen Zwecke entwickelt wurden.

Darüber hinaus funktionieren Abwasserservicesysteme oft isoliert, verlassen sich nur auf die Technologie, um Probleme zu lösen, und berücksichtigen seltener Faktoren und Einflüsse, die über den traditionellen technischen Bereich hinausgehen.

Derzeit hat der enorme Anstieg der Urbanisierung und der Wirtschaftstätigkeit die städtischen Gebiete gezwungen, ihre Abwasserdienstleistungen zu verbessern. Da viele Elemente der Abwasserinfrastruktur eine Lebensdauer von 50 bis 100 Jahren oder sogar länger haben, haben die heute getroffenen Entscheidungen langfristige Auswirkungen und müssen daher eher auf zukünftigen als auf aktuellen oder vergangenen Szenarien basieren. Um das Potenzial für eine verbesserte Nachhaltigkeit auszuschöpfen, muss die Branche ihre Herangehensweisen und Annahmen zur Bewirtschaftung der Abwasserressourcen grundlegend ändern, einschließlich der Schaffung dringend benötigter neuer Abwassersysteme.

Viele Forschungsprojekte, auch bei Wasser 3.0, beschäftigen sich bereits mehr oder weniger effizient mit neuen, verfeinerten Ansatz zur Integration mehrerer Optionen zur Wiederverwendung von Schadstoffen aus gebrauchtem Wasser. Unser Ansatz – Abwasser als Ressource zu sehen – verfolgt drei Ziele:

1) Wiederverwendung von wasserlöslichem oder natürlichem organischen Material (unter anderem organische Stoffe, Stickstoff und Phosphor), um die Kontrolle der Umweltverschmutzung, die Erfassung von Ressourcen und die Wiederverwertung der Produkte zu ermöglichen;

2) Anwendung einer Nachhaltigkeitsphilosophie als Ersatz für die traditionelle Konstruktionsmethode, die sich nur auf den technischen Aspekt des Systemdesigns konzentriert;

3) Berücksichtigung von Ökosystemen, um die Fähigkeiten der natürlichen Systeme auf Systemebene zu nutzen.

Für das Beschreiten neuer Wege für die Zielerreichung suchen wir Partner und Sponsoren.

Verhalten von Mikroplastik in der Umwelt

Projektpartner gesucht!

In diesem Projekt möchten wir ein internationales, interdisziplinär agierende Netzwerk verschiedener Akteure und Wissenschaftsrichtungen zusammenbringen, um im kooperativen Austausch, das Wissen zu bündeln.
Wir suchen Forscher*innen und Industriepartner, die ihr Knowhow zum Thema Mikroplastik aus den Fachrichtungen Chemie, Physik, Biologie, Medizin, Umweltwissenschaften, Ökotoxikologie und Umwelttechniker… in das Netzwerk einbringen.

Das Ziel ist es, wissenschaftliche Daten zu sichten, die Daten zusammenzutragen, diese auszuwerten, um eine Aussage zu treffen, wie das Verhalten von Mikroplastik in verschiedenen Umweltkompartimenten (Bereiche: Luft, Boden, Wasser) beschrieben werden kann. Die Grundlage dieser Arbeit mündet in Aktivitäten aus dem Netzwerk heraus, zur Mitwirkung an Normengremien und/oder Forschungsgemeinschaften zu bestimmten Forschungsbereichen.

Für dieses Projekt suchen wir Sponsoren und Partner.

Bildung und transparente Kommunikation

Projektpartner gesucht!

Im Bereich Bildung und Kommunikation setzen wir auf Transparenz, Offenheit und Klarheit. Wir möchten in unseren digitalen Formaten (➔ abgeschlossene Projekte am Ende der Seite) mehr Menschen für Natur- und Umweltwissenschaften begeistern. Sie können uns als Vortragsredner*innen gewinnen und für das Weitertragen neuer Ideen, Konzepte und das Mut machen für Veränderungen gewinnen.

Zusätzlich möchten wir mit unseren Bildungsmaterialien den Schulunterricht mit neuen Impulsen bereichern. Für alle Projekte suchen wir Sponsoren und Unterstützer*innen.

Projektpartner gesucht!

Haben Sie eine Idee und suchen noch die richtigen Projektpartner für ihre Forschungs- und Bildungsprojekte?

Schreiben Sie uns an!

Nach dem Projekt ist vor dem Projekt


In diesem Bereich finden Sie Projekte, deren Förderungen ausgelaufen sind, die uns inhaltlich aber weiterhin beschäftigen (Publikationen). Die darin gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen liefern uns vielfältige Anknüpfungspunkte für neue Projekte.

Sie sehen interessante Möglichkeiten, Ihre eigenen Aktivitäten gemeinsam mit uns weiter zu entwickeln? Sie haben Ideen für kooperative Forschungs- und Bildungsprojekte?

Schreiben Sie uns hier gerne eine kurze E-Mail und erzählen Sie uns davon. Wir freuen uns auf den Austausch!

Entwicklung eines Verfahrens zur Entfernung von Pharmazeutika und Schwermetallen mittels innovativer Hybridkieselgele

Für die Abwassersanierung und Trinkwasseraufbereitung wurden modular adaptierbare Hybridkieselgele als Fixierungsmaterialien für Stressoren untersucht.

Bei StressFix rücken die funktionellen Gruppen der Stressorenmoleküle und deren Reaktivitäten gegenüber anorganisch-organisch strukturierten Materialien in den Vordergrund. Dieses Prinzip haben wir mit Funktionsdesign beschrieben. Im Bereich der Schwermetall-Fixierung erarbeiteten wir zusätzlich Komplexierungsreaktionen, die auch unter dem Konzept Chelatisierung beschrieben werden in den Fokus.

Wir nutzen bei beiden Konzepten die Möglichkeiten aus, im organischen Teil unserer Hybridkieselgele chemische Modifikationen einzufügen, um auf unterschiedliche Belastungsarten und –konzentrationen reagieren zu können

Entwicklung eines anorganisch-organischen Synthesebausteins zur Fixierung von per- und polyfluorierten Kohlenwasserstoffen aus Sickerwasser und Grundwasser

Per- und polyfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFC) sind synthetisch hergestellte, langlebige organische Chemikalien. Sie sind vom Menschen synthetisch hergestellt und kommen in der Umwelt natürlich nicht vor. PFC finden sich auch in zahlreichen Nutzartikeln, die schmutz-, farb-, fett-, öl- und wasserabweisend sind. Sie finden beispielsweise Anwendung bei der Imprägnierung von Produkten oder in Löschschäumen.

Durch die unsachgemäße Aufbringung von Abfallgemischen und Abwasserschlämmen auf die Böden gelangen die PFC in den Wasserkreislauf und konnten vielerorts im Boden und Grundwasser nachgewiesen werden.

Trotz des Verbots einiger PFC, darunter in der EU Perfluoroktansäure, gelangen noch immer große Mengen in den Wasserkreislauf. Adsorptionstechnologien wie z.B. der Einsatz von Aktivkohle sind geeignet um langkettige PFC zu binden. In Wässern kommen jedoch auch kurzkettige PFC vor. Diese sind schwerer zu binden und passieren den Aktivkohlefilter häufig, trotz noch vorhandener Aufnahmekapazität dessen. Im Projekt RE-Fluor-X erforschten wir bis 2018 neue Kombinationsmaterialien zur Entfernung von PFC.

Entwicklung eines neuen Verfahrens und einer neuen Methode zur Bestimmung der Konzentrationen von per- und polyfluorierten Verbindungen (PFC) im Wasser

Gelöste organisch-chemische Verbindungen werden in der Regel mittels Gas- und/oder Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (GC-MS, LC-MS) analysiert.

Aufgrund der vielfach niedrigen Konzentrationen im Wasser ist es notwendig, vor der Analyse eine sinnvolle Probenvorbereitung durchzuführen. Zu wichtigen Probenvorbereitungsschritten gehört neben Filtration und Extraktion auch die Derivatisierung und Anreicherung der Probe.

In diesem Projekt wurden unterschiedliche Verfahren verglichen und die limitierenden Faktoren herausgearbeitet sowie an einem neuen Verfahren geforscht, um kostengünstige Methoden für die Wasseranalytik zu etablieren.

In einem Fortführungsprojekt wurde zusätzlich eine neue Derivatisierungsmethode für PFC im Wasser herausgearbeitet. Die Ergebnisse wurden ebenfalls publiziert. Eine Zusammenstellung findet sich hier .

bookED – das elektronische Schulbuch Schwerpunkt Wissen schafft Zukunft


Durchgeführt mit Unterstützung der Joachim Herz Stiftung.
Unter den neuen vielfältigen Möglichkeiten das Lehren und Lernen in den natur- und umweltwissenschaftlichen Fächern spannend und anschaulich zu gestalten, rücken das eigenständige Experimentieren, die Nutzung erklärender Animationen und der Einbau digitaler Medien gerade für Schülerinnen und Schüler in den Vordergrund.

Durch die Schaffung eines explorativen, themenvernetzenden, orts- und zeitunabhängigen Lehr-/Lernumfelds möchten wir mit bookED erreichen, Lehre und Lernen in eine „neue“ Lernumgebung zu übertragen. Damit wollen wir eine Steigerung des Interesses des Nutzers an den oftmals als komplex und schwierig empfundene Themen hervorrufen und unseren Beitrag dazu leisten, schwierige Themen zugänglicher zu machen.

NUT Caching: Interaktive Lernerlebnisse für zuhause und vor Ort auf der Kläranlage


Durchgeführt mit Unterstützung der Sparkassen Stiftung Südliche Weinstraße.
NUT Caching beschreibt eine neue Form der interdisziplinären Wissensvermittlungsform, welche die Lernfächer Naturwissenschaften, Umweltwissenschaften und Technik vereint. In unserem Leuchtturmprojekt zum Thema Abwasserreinigung haben wir bei Wasser 3.0 zusammen mit den Entsorgungs- und Wirtschaftsbetriebe der Stadt Landau (EWL) interaktive Inhalte und Parcoursabläufe zusammengestellt, die für das ganzheitliche Vor-Ort-Lehr-/Lern-Erlebnis für ein breites Publikum bereitgestellt werden.

Der innovative Kern des Projekts liegt in der Interdisziplinarität in der Wissensvermittlung und neuartigen Umsetzungsstrategie. An einem außerschulischen/außeruniversitären, gleichzeitig auch nicht-alltäglichen Wissensvermittlungsort wird das übergeordnete Thema „Bereitstellung von sauberem Wasser“ interaktiv sensibilisiert/spielerisch lernvermittelt und für eine variabel zusammengesetzte, heterogene Gruppe bereitgestellt. Durch das „Öffnen der Tore“ der Kläranlage wird die Wichtigkeit des Themas einem breiten Publikum zugänglich und nutzbar gemacht.