Forscher der Ritsumeikan University in Japan haben einen selbstbetriebenen und kostengünstigen Biosensor zur Überwachung der Wasserqualität in Süßwasserkörpern entwickelt. Der Biosensor basiert auf einer mikrobiellen Brennstoffzelle und verwendet elektrogene Bakterien zur Stromerzeugung. Der erzeugte Strom ist proportional zur Konzentration organischen Abfalls im Wasser und ermöglicht eine kontinuierliche Verfolgung organischer Verunreinigungen. Der Biosensor enthält eine Leuchtdiode (LED), die den Grad der Verunreinigung sichtbar anzeigt. Der Biosensor benötigt keine externe Stromversorgung und kann zur Früherkennung von Einleitungen von organischen Abwässern in Süßwasserkörpern eingesetzt werden. Die Autoren der Studie haben den Biosensor erfolgreich entworfen, entwickelt und getestet, was vielversprechend für die Überwachung und den Schutz von Süßwasserökosystemen ist.
Einführung
In den letzten Jahren gibt es immer mehr Bedenken hinsichtlich der verschlechternden Wasserqualität von Süßwasserkörpern aufgrund von organischen Abfällen. Herkömmliche Methoden zur Überwachung der Wasserqualität sind zeitaufwendig, teuer und erfordern spezielle Ausrüstung. Aus diesem Grund haben Forscher der Ritsumeikan University in Japan einen selbstbetriebenen und kostengünstigen Biosensor entwickelt, um die Wasserqualität in Süßwasserkörpern zu überwachen. Dieser Biosensor basiert auf einer mikrobiellen Brennstoffzelle (MFC), die elektrogene Bakterien zur Stromerzeugung verwendet.
Überblick über den Biosensor
Der von der Ritsumeikan University entwickelte Biosensor ist ein selbstbetriebenes Gerät, das die Konzentration von organischen Abfällen in Süßwasserkörpern kontinuierlich überwachen kann. Mit Hilfe einer MFC kann der Biosensor Elektrizität erzeugen, die proportional zur Konzentration der organischen Abfälle im Wasser ist. Dadurch wird er zu einem äußerst effektiven Werkzeug zur Echtzeitverfolgung und Überwachung von organischer Kontamination.
Wie der Biosensor funktioniert
Der Biosensor besteht aus drei Hauptkomponenten:
Mikrobielle Brennstoffzelle (MFC)
Die MFC ist das Kernstück des Biosensors. Sie enthält Bakterien, die in der Lage sind, organische Abfälle durch ihre Stoffwechselprozesse in Elektrizität umzuwandeln. Mit zunehmender Konzentration von organischen Abfällen steigt auch die durch die MFC erzeugte Elektrizität.
Elektroden
Der Biosensor ist mit zwei Elektroden ausgestattet: einer Anode und einer Kathode. An der Anode oxidieren die Bakterien organische Abfälle und setzen dabei Elektronen frei. Diese Elektronen wandern dann durch einen externen Stromkreislauf zur Kathode und erzeugen so einen elektrischen Strom.
Leuchtdiode (LED)
Der Biosensor enthält eine LED, die den Kontaminationsgrad des Wassers visuell anzeigt. Je mehr organische Abfälle vorhanden sind, desto heller leuchtet die LED und signalisiert somit die Qualität des Wassers.
Vorteile des Biosensors
Der selbstbetriebene Biosensor, der von der Ritsumeikan University entwickelt wurde, bietet verschiedene Vorteile:
Kostengünstig
Der Biosensor ist kostengünstig und daher für den weit verbreiteten Einsatz zur Überwachung der Wasserqualität zugänglich. Die Erschwinglichkeit ermöglicht den Einsatz mehrerer Sensoren an verschiedenen Standorten.
Kontinuierliche Überwachung
Der Biosensor kann Echtzeitdaten zur Wasserqualität liefern und somit eine kontinuierliche Überwachung ermöglichen. Dies ist insbesondere wichtig, um plötzliche Einflüsse von organischen Abfällen zu erkennen, die für Süßwasserökosysteme erhebliche Risiken darstellen können.
Früherkennung von Abwassereinflüssen
Durch die kontinuierliche Überwachung der Konzentration von organischen Abfällen kann der Biosensor frühe Anzeichen von Abwassereinflüssen in Süßwasserkörpern erkennen. Dies ermöglicht rechtzeitige Reaktionen und Interventionen zur Minderung potenzieller Schäden für das Ökosystem.
Fazit
Der selbstbetriebene und kostengünstige Biosensor, der von den Forschern der Ritsumeikan University entwickelt wurde, stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Überwachung der Wasserqualität in Süßwasserkörpern dar. Durch den Einsatz einer MFC und elektrogenen Bakterien kann der Biosensor Elektrizität erzeugen und eine kontinuierliche Überwachung und Früherkennung von organischen Kontaminationen ermöglichen. Durch die zusätzliche Anzeige mit einer LED bietet der Biosensor eine visuelle Darstellung der Wasserqualität, die für die Benutzer leicht zugänglich und verständlich ist. Der Biosensor hat das Potenzial, Süßwasserökosysteme zu schützen und zu einer besseren Umweltmanagement- und Naturschutzarbeit beizutragen.
