Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Verfahren zur Bestimmung und Elimination von Nitrosaminen bei der (Ab-)Wasseraufbereitung mittels Ozon (Nitr-O-zon)

Das Auftreten von N-Nitrosaminen ist ein wichtiges Thema für die öffentliche Gesundheit. In den aquatischen Bereich gelangen sie aufgrund ihrer guten Wasserlöslichkeit über industrielle und kommunale Eintragspfade. Ebenso bilden sie sich bei verschiedenen (Ab-) Wasseraufbereitungsprozessen als Transformationsprodukte. Für Unternehmen sind sie aufgrund ihres kanzerogenen Potenzials, der Vielfältigkeit und des vielseitigen Auftretens aufgrund häufiger Bildung in technischen Prozessen ein großes Problem. Mit den Anforderungen an Produktsicherheit und Umweltschutz steigen die Anforderungen an die Analytik, Risikoprävention und Eliminierung dieser Substanzen.

Ein Forschungsziel des Projektes „Nitr-O-zon“ besteht in der Entwicklung einer kostengünstigen, automatisierbaren Vor-Ort-einsatzfähigen Analysemethode auf Basis der Kopplung von Gaschromatographie mit der Ionenmobilitätsspektrometrie. Der zweite Schwerpunkt liegt bei der Eliminierung von Nitrosaminen nach der Ozonung mittels biologischer Verfahren. Nach Etablierung eines sensitiven vor-Ort Messverfahrens wird es damit erstmalig möglich sein, in situ gezielte Aussagen im Hinblick auf die Elimination der hier genannten Nitrosamine nach Ozonung zu tätigen.

Da Nitrosamine branchenübergreifend ein Problem darstellen, erfolgt die Methodenvalidierung neben (Ab-)Wasserproben auch für unterschiedliche Matrices wie Bedarfsgegenstände auf Kautschukbasis, Nahrungs- und Genussmittel, Kosmetika und Agrarprodukte.

Die große Relevanz dieses Projektes für KMU wird insbesondere in der Betrachtung der Marktsituation für Hersteller und Vertreiber von automatisierten Analysesystemen deutlich. Darüber hinaus beschäftigen sich zahlreiche KMU in Deutschland mit der Ozonung und biologischen Nachbehandlungsmethoden. Des Weiteren profitiert eine Vielzahl von Ingenieurbüros im Bereich Abwassertechnik von den Forschungsergebnissen sowie branchenübergreifend auch chemische Industrien und analytische Fachlaboratorien.

Ergebniszusammenfassung:

Das Auftreten von N-Nitrosaminen ist ein wichtiges Thema für die öffentliche Gesundheit. In den aquatischen Bereich gelangen sie aufgrund ihrer guten Wasserlöslichkeit über industrielle und kommunale Eintragspfade. Ebenso bilden sie sich bei verschiedenen (Ab-)Wasseraufbereitungsprozessen als Transformationsprodukte. Für Unternehmen sind sie aufgrund ihres kanzerogenen Potenzials, der Vielfältigkeit und des vielseitigen Auftretens aufgrund häufiger Bildung in technischen Prozessen ein großes Problem. Mit den Anforderungen an Produktsicherheit und Umweltschutz steigen die Anforderungen an die Analytik, Risikoprävention und Eliminierung dieser Substanzen. Im Rahmen des IGF-FV „Nitr-O-zon“ konnte eine kostengünstige, automatisierbaren Vor-Ort Analysemethode auf Basis der Kopplung von Gaschromatographie mit der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) entwickelt und deren Anwendbarkeit für die Wasseranalytik demonstriert werden. Eine branchen- und matrixübergreifende Validierung konnte aufgrund pandemiebedingter Verzögerungen und der Überschwemmung der Labore von FE 2 nicht mehr beendet werden. Bei FE 1 ist eine LC-MS/MS-Methode zur empfindlichen Quantifizierung und eine LC-HRMS-Methode zur Identifizierung von Nitrosamin-Vorläufersubstanzen erfolgreich entwickelt und angewandt worden. Zur Datenauswertung wurde ein Non-Target-Screening (NTS)-Tool unter Verwendung bestehender Open-Source-Software entwickelt. In Praxisversuchen an einer Kläranlage mit Ozonung wurde biologische Nachbehandlung erfolgreich evaluiert. Die weitere Nutzung der Projektergebnisse durch Anwender, Hersteller und Vertreiber von automatisierten Analysesystemen als auch Firmen aus dem NTS-Bereich ist direkt im Anschluss an das FV möglich. Mit der Demonstration der entwickelten Analysemethoden sowie dem Abbau von Nitrosaminen aus ozonierten Abwässern stehen Ingenieurbüros bei der Planung und Auslegung von erweiterten Abwasserbehandlungsanlagen zur Spurenstoffelimination wichtige neue Werkzeuge zur Verfügung.