Biofilme in der Wasseraufbereitung und im menschlichen Körper
Geraten Bakterien unter Stress, bilden sie so genannte Biofilme. Natürliche Biofilme organisieren sich in einem komplexen Netzwerk, das ähnlich wie Städte Kanäle für den Transport von Nähr- und Abfallstoffen bildet. Im medizinischen Umfeld sind bakterielle Biofilme für verschiedene chronische Krankheiten wie Endokarditis, Blasenentzündung und Katheterinfektionen verantwortlich. Das EU-finanzierte Projekt BIOFILMS AND FLOW (An integrative study on the distribution, morphology and composition of biofilms under the influence of secondary flows around flow obstructions) befasste sich mit Biofilmen in industriellen Anlagen. Dabei standen Verteilung, Morphologie und Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaften etwa bei Abwasserbehandlungssystemen im Vordergrund. Die Projektforscher stellten Entstehung und Wachstum eines Biofilms in einem industriellen Umkehrosmose-Entsalzungssystem im Modell dar. Es beschreibt die biologische Vermehrung in Gegenwart von Nährstoffen, den Effekt auf den Massentransfer und die hydrodynamische Interaktion in den Membrankanälen. Damit können auch Faktoren untersucht werden, die dazu beitragen, dass Kanäle durchlässig bleiben oder verstopfen. Beides ist von entscheidender Bedeutung für die Energieeffizienz im realen Betrieb. BIOFILMS AND FLOW untersuchte auch Effekte der Deformation einer Bakterienzelle, die das Risiko einer Besiedlung erhöhen oder verringern, je nach Länge, auf die die konkurrierenden Kräfte wirken. Das Modell kann u.a. Aufschluss darüber geben, wie die Voraussetzungen für eine langlebige Funktion der Membran sein müssen. Zudem sollte die Membranoberfläche so konzipiert werden, dass in deren Nähe stärkere Abstoßungskräfte wirken. Die Forschungsergebnisse lieferten wichtige Erkenntnisse zu grundlegenden Aspekten bakteriellen Ablagerungen, die für das künftige experimentelle Design und die Herstellung von Abstandshaltern nützlich sind. Auch soll die bakterielle Vermehrung überwacht werden, da bisherige Studien nahe legen, dass Biofilme sich von solchen Oberflächen leichter entfernen lassen, was eine spannende Zukunft in Aussicht stellt.
Schlüsselbegriffe
Biofilm, Wasseraufbereitung, Umkehrosmose, Entsalzung, Membran
