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Mikroblasen gegen MikrobenSchwimmbadreinigung mit Ultraschall

Vor ein paar Jahren wollten Hamburger Ingenieure Ultraschall nutzen, um Wasser von Keimen zu befreien. Die Technik sollte das Wasser ganz ohne Chlor bakterienfrei halten. Obwohl die Methode funktioniert, konnte sie sich in Schwimmbädern nicht etablieren - dafür aber woanders…

Von Frank Grotelüschen | 13.01.2015

Mikroblasen werden erzeugt, die Mikroben abtöten
Mithilfe von Ultraschall entstehen mikrometer-kleine Bläschen im Wasser, die kurzzeitig sehr hohe Temperaturen und Drücke erzeugen. Organismen werden so zerstört. (Deutschlandradio/ Frank Grotelüschen )
Ein heißer Sommertag im Schwimmbad. Vergnügt springt man ins kühle Nass, dreht seine Runden im Becken, tobt ausgelassen mit den Kindern. Doch dann ist Schluss mit lustig: Die Augen sind rot, sie brennen und jucken. Es ist das Chlor im Wasser. Es macht schädlichen Keimen den Garaus, reizt aber auch die Augen. Dabei gibt es durchaus auch andere Möglichkeiten, gefährliche Mikroben abzutöten – zum Beispiel mithilfe von Ultraschall.
"Sie hören, dass es extrem laut ist. Das ist jetzt ungedämmt!"
Klaus Nickel, Geschäftsführer der Hamburger Firma Ultrawaves, steht in seinem Labor an einem Ultraschall-Sender. Der Schall selbst ist nicht zu hören, seine Frequenzen liegen außerhalb des Hörbereichs. Den Heidenlärm verursacht etwas anderes – ein Phänomen namens Kavitation.
"Die Kavitation, die sie erzeugen, diese extrem harte Implosion der Kavitationsbläschen – das hören Sie. Das ist akustisch wirksam."
Drücke von bis zu 500 bar
Kavitation entsteht dann, wenn man starken Ultraschall in eine Flüssigkeit schickt, zum Beispiel Wasser. Hier erzeugen die Schallwellen mikrometerkleine Bläschen. Diese Mikrobläschen fallen schlagartig wieder in sich zusammen. Sie implodieren regelrecht und erzeugen Temperaturen um die 7.000 Grad und Drücke von bis zu 500 bar. Optiker nutzen das Prinzip, um Brillen zu reinigen. Uwe Neis von der TU Hamburg-Harburg wollte sich eine andere Wirkung der Kavitation zu Nutze machen:
"Alle Organismen, die sich in der Nähe einer implodierenden Blase befinden, werden zerstört."
Könnte man das nicht nutzen, um Keime im Swimmingpool loszuwerden und Chlor als Desinfektionsmittel zu ersetzen? Um das zu beantworten, entwickelten Neis und seine Leute einen Prototypen – eine Art Ultraschallkanone, die sie in die Umwälzleitung einer Badeanstalt installierten.
"Wir haben das getestet, in einem Schwimmbad hier in Hamburg. Das funktioniert im Prinzip auch."
Will heißen: Per Ultraschall ließen sich schädliche Mikroben im Becken tatsächlich in Schach halten. "Nur dummerweise haben die Schwimmbäder nicht genügend Keime, damit der Ultraschall rentabel wäre."
Ein Nutzen für Biogasanlagen
Also eine Technik, die zwar funktioniert, aber für die Badeanstalten schlicht zu teuer ist. Zumal es noch einen weiteren Nachteil gibt:
"Es muss immer ein Rest-Chlorgehalt da sein, aus Sicherheitsgründen. Das kann der Ultraschall nicht liefern. Er kann nur im Augenblick der Beschallung wirken. Er kann keine Depotwirkung entfalten."
Für den Einsatz in Schwimmbädern war die Technik damit vom Tisch. Interessant aber ist der Ultraschall für die Industrie, und wird dort zum Teil auch schon eingesetzt. Etwa für die Entkeimung von Ballastwasser in Schiffen, um das Einschleppen von Mikroorganismen in fremde Gegenden zu verhindern. Oder für das Reinigen von Krankenhausabwässern von gefährlichen Legionellen.
"Wo wir hohe Keimkonzentrationen haben, also stark verschmutzte Wässer, da wird der Ultraschall rentabel und kann dann diese Wirkung entfalten."
Uwe Neis und Klaus Nickel aber konzentrieren sich im Labor ihrer Firma auf eine andere Anwendung. Nickel hat sich Plastikhandschuhe übergestreift und holt aus einem Kühlschrank ein Fläschchen heraus. Darin schwappt eine trübe, übel riechende Brühe.
"Das ist eine Suspension, wie sie in den Fermenter geht. Eine sehr hoch konzentrierte Biomasse-Suspension."
"Lecker!"
"Deswegen habe ich auch die Handschuhe an."
Die Brühe ist das Futter für eine Biogasanlage. Behandelt man sie mit Ultraschall, wird die Anlage effizienter, sagt Nickel, denn:
"Durch die Beschallung der Biomasse schließen wir diese auf. Und nachfolgend, im Fermentationsprozess, erzeugen wir mehr Biogas. Wir erhöhen die Ausbeute an Biogas."
Unter anderem hilft der Ultraschall, faserige Stängel mit hohem Cellulose-Anteil aufzuschließen und unterstützt so den Vergärungsprozess. Bis zu 15 Prozent mehr Methan soll eine Biogasanlage auf diese Weise erzeugen. Also: Nicht der Badegast, sondern manch ein Landwirt profitiert heute von der Technik mit den implodierenden Ultraschall-Bläschen.