Reinstwasseraufbereitung Optimale Wasserqualität für mikrobiologische Forschung und Lehre

Autor / Redakteur: Malte Sadetzky* / Marc Platthaus

Um die Qualität von Forschung und Lehre zuverlässig zu sichern, sind moderne Anlagen zur Rein- und Reinstwasseraufbereitung ein nicht zu unterschätzendes Kriterium. Neben der Zuverlässigkeit und Versorgungssicherheit fällt dabei auch die langfristige Wirtschaftlichkeit der Systeme ins Gewicht.

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Abb. 1: Das Biozentrum Klein Flottbek bündelt die botanisch und mikrobiologisch ausgerichtete Forschung und Lehre der Universität Hamburg.
Abb. 1: Das Biozentrum Klein Flottbek bündelt die botanisch und mikrobiologisch ausgerichtete Forschung und Lehre der Universität Hamburg.
(Bild: VWS Deutschland/Biozentrum Klein Flottbek)

Pilzresistentes Getreide oder Mais mit modifizierter Stärke – die Entwicklung transgener Pflanzen mit neuen Eigenschaften ist nur einer der vielen spannenden Forschungsschwerpunkte im botanisch und mikrobiologisch ausgerichteten Biozentrum Klein Flottbek. Als Teil des Biologie-Fachbereichs der Universität Hamburg betreut das Biozentrum rund 1700 Studierende pro Semester. Hier wird zu den vier zentralen Themenbereichen Biodiversität, Nutzpflanzen, Biotechnologie und Phytopathologie gelehrt und geforscht.

Erneuerung der Systeme zur Laborwasseraufbereitung

Um die Qualität von Lehre und Forschung auch künftig zu sichern, wurde und wird in den Standort investiert. So wurde in Klein Flottbek ein Erweiterungsbau errichtet mit großem Hörsaal sowie modernen Kursräumen, Laboren und Büros, in denen Mitarbeiter der Botanik und Zoologie noch enger zusammenarbeiten können. Und auch die Versorgungstechnik im bisherigen Hauptgebäude wurde bedarfsgerecht erneuert. So ersetzte das Biozentrum im Jahr 2010 die bisherige Rein- und Reinstwasseraufbereitung durch moderne Anlagen des Herstellers Elga.

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Die fachliche Koordination dieser Maßnahme übernahm Dr. Dirk Becker, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Entwicklungsbiologie und Biotechnologie. Er fasst die Anforderungen zusammen: „Zur Speisung von Autoklaven und Laborglasspülmaschinen und zum Ansetzen von Lösungen benötigen wir täglich mehrere hundert Liter Reinwasser. Zusätzlich brauchen wir kleinere Volumen Reinstwasser für molekularbiologische Anwendungen wie Enzymreaktionen oder In-vitro-Verfahren.“ Damit sich die Abteilungen in ihrer Arbeit nicht gegenseitig beeinträchtigen und die Wege kurz bleiben, sind fünf Spülküchen über das gesamte Gebäude verteilt. Hier ist auch die Laborwasseraufbereitung untergebracht – jeweils unabhängig voneinander.

„Dieses dezentrale Konzept wollten wir beibehalten“, so Bruno Schulz, verantwortlich für den technischen Betrieb. „Mit Blick auf einen wirtschaftlichen Betrieb sollten die Kapazitäten der neuen Reinwassersysteme besser als bisher an den tatsächlichen Bedarf angepasst werden. Eine Herausforderung war dabei, dass während der Studienpraktika im Semester in kurzer Zeit sehr viel Wasser verfügbar sein muss, während der Verbrauch sonst deutlich geringer ist.“

Wirtschaftliche Produktion von Reinwasser

In allen Spülküchen wurde zur Vorbehandlung des Stadtwassers ein Enthärter der Marke Berkefeld mit vorgeschaltetem Rückspülfilter und Systemtrenner installiert. Die kompakten Systeme werden zeitgesteuert betrieben und erzeugen mittels Ionenaustausch Weichwasser zum Schutz der nachfolgenden Rein- und Reinstwassersysteme. Das Ionenaustauscherharz des Enthärters kann nach der Erschöpfung mit Kochsalzlösung regeneriert und das Regenerationsabwasser direkt in den Kanal eingeleitet werden.

Die Reinwasseraufbereitung übernehmen Elga-Systeme des Modells Purelab Pulse 2. Sie sind platzsparend an den Wänden montiert und erzeugen pro Stunde bis zu 20 l Typ-II-Wasser mit einem Widerstand von 10 - 15 MΩ cm. Eine Kombination aus Adsorption, Umkehrosmose und einer Aufbereitungskartusche zur Reduktion der Resthärte entfernt zunächst 98 % der Verunreinigungen aus dem vorbehandelten Weichwasser. Ein UV-Modul mit einer Wellenlänge von 254 nm sorgt für eine hohe mikrobiologische Reinheit. Das patentierte Pulse-Modul entfernt schließlich die noch verbliebenen anorganischen Ionen zu 95 %.

Dank Elektroentionisierung (EDI) ist dieser Verfahrensschritt besonders wirtschaftlich, denn im Gegensatz zum herkömmlichen Ionenaustausch werden die Harze im Pulse-Modul durch den Einsatz von Gleichstrom kontinuierlich regeneriert und müssen nicht ausgetauscht werden. Dies reduziert die Betriebskosten bei der Aufbereitung großer Reinwasservolumen.

Um Verbrauchsspitzen zuverlässig abzudecken, wird das Reinwasser jeweils in zwei 200-Liter-Tanks bevorratet. In Entnahmepausen rezirkuliert das gelagerte Wasser stündlich aus dem Tank über das Pulse-Modul und die UV-Lampe des Reinwassersystems. Diese Funktion hält die Wasserreinheit aufrecht, verhindert das Wachstum von Mikroorganismen und minimiert den Bakteriengehalt auf weniger als 1 KBE/ml.

Über neu verlegte, infrarot-geschweißte Polypropylen-Ringleitungen gelangt das Reinwasser aus dem Tank zu den Verbrauchern in der jeweiligen Spülküche. Auch die neuen Elga-Reinstwassersysteme des Typs Purelab flex 1 werden so gespeist. Sie erzeugen pro Minute bis zu 2 l ultrareines Typ-I-Wasser, das mit einem Widerstand von 18,2 MΩ cm für mikrobiologische Analysen geeignet ist.

Reinstwassertechnik muss nutzerfreundlich sein

Die Wasserqualität wird auf dem Dispenser-Display gut sichtbar angezeigt. Für eine bequeme Wasserentnahme können Nutzer den Dispenser-Arm frei bewegen und in der Höhe verstellen. „Vor allem die einfache Bediendung hat uns überzeugt“, erläutert Dr. Becker. „Die Reinstwassersysteme werden von rund 300 Kollegen und Doktoranden aus den verschiedenen Forschungsgruppen des Instituts genutzt. Außerdem stehen sie mehreren hundert Studierenden pro Semester zur Verfügung. Da ist es wichtig, dass die Anlagen selbsterklärend sind.“

* M. Sadetzky: VWS Deutschland GmbH, 29227 Celle

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