Bild: Rückseite eines entnommenen Spundwand-Elements mit deutlich erkennbarer Dickenreduktion der Stahlwand infolge mikrobiell beeinflusster Korrosion (MIC), möglicherweise verursacht durch Sulfat-reduzierende Bakterien. Typisch sind die blättrig aufgelagerten Korrosionsprodukte, bestehend aus z.B. Eisenoxiden und -hydroxiden.
Materialorientierte Mikrobiologie: Innovative Forschung und Dienstleistungen für nachhaltige, zukunftsweisende Lösungen
Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen sowie Schimmelpilze und deren Sporen sind in unserer Umwelt allgegenwärtig. Die Arbeitsgruppe Mikrobiologie widmet sich der Interaktion von Mikroorganismen mit verschiedensten Materialien wie Kunststoffen, Metallen, technischen Flüssigkeiten oder Bauwerken bzw. Baustoffen. Diese Interaktion kann charakterisiert sein durch eine Besiedlung, Veränderung oder auch Korrosion und Zerstörung des jeweiligen Materials.
Die Forschungsinhalte der Arbeitsgruppe werden durch die verschiedenen am Leibniz-IWT vorhandenen Fachrichtungen hin zu fachübergreifenden Projekten geprägt. Der Dienstleistungsbereich bietet darüber hinaus einen direkten Zugang zu aktuellen, praxisrelevanten Problemstellungen und sich daraus entwickelnden Forschungsthemen.
Dienstleistungen für Sie: Von Prüfungen nach DIN EN ISO 846:2020 über Korrosionsanalysen bis hin zu individuellen Inertheitstests
Als Dienstleistungspartner führt die Arbeitsgruppe Mikrobiologie Inertheitstests und Prüfungen antimikrobieller, biozider Wirkungen von Materialien nach internationalen Normmethoden durch, unter anderem nach DIN EN ISO 846:2020 – Bestimmung der Einwirkung von Mikroorganismen auf Kunststoffe; RTCA DO 160 – Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment oder MIL-STD-810.
Die Arbeitsgruppe bietet außerdem kundenindividuelle Auftragsarbeiten im Themenbereich der mikrobiell beeinflussten Korrosion (microbial influenced corrosion, MIC) an. Diese kann unter definierten Umweltbedingungen an verschiedenen Bauwerken auftreten, etwa in Form von biogener Schwefelsäurekorrosion an Betonbauten oder Stahlkorrosion an Spundwänden durch Aktivität anaerober Mikroorganismen. Für die Untersuchungen greifen die Mitarbeitenden auf ein vielfältiges sowohl klassisches (Kultivierung, Isolierung) als auch modernes Methodenportfolio zurück, welches zum Beispiel MALDI-TOF Massenspektrometrie und next-generation-sequencing umfasst.
Bild: Analyse gemäß DIN EN ISO 846:2020, Verfahren A (Inertheitsprüfung von Kunststoffen gegenüber Schimmelpilzwachstum): Deutliches, flächiges Wachstum von Testpilzen auf dem eingesetzten Prüfkörper. Das Material ist nicht inert und stellt eine Nährstoffquelle für Schimmelpilze dar. Im Hintergrund die unbeimpfte, sterile Referenzprobe.
Dienstleistungen
Normprüfungen
Das Prüflabor ist akkreditiert nach DIN EN ISO/IEC 17025. Spezifische Methoden unseres Portfolios verfügen über eine Akkreditierung der Deutschen Akkreditierungsstelle (DAkkS). Genauere Informationen und die Urkunde finden Sie hier.
DIN EN ISO 846:2020, Verfahren A-D
Kunststoffe – Bestimmung der Einwirkung von Mikroorgansimen auf Kunststoffe
A: Pilz-Wachstumsprüfung, B: Bestimmung der fungistatischen Wirksamkeit, C: Widerstandsfähigkeit gegenüber Bakterien, D: Erdeingrabungsversuch
ISO 22196:2011
Messung von antibakterieller Aktivität auf Kunststoff- und anderen porenfreien Oberflächen
(Measurement of antibacterial activity on plastics and other non-porous surfaces)
JIS Z 2801:2010 (Amendment 1:2012) (= ISO 22196:2011)
Antibacterial products – Test for antibacterial activity and efficacy
DIN EN ISO 20743:2021
Textilien – Bestimmung der antibakteriellen Wirksamkeit von textilen Produkten
JIS L 1902:2015 (= DIN EN ISO 20743:2021)
Textiles – Determination of antibacterial activity and efficacy on textile products
ISO 13629-2:2014
Textiles – Determination of antifungal activity of textile products – Part 2: Plate count method
DIN EN 14119:2003
Prüfung von Textilien – Bestimmung der Einwirkung mikroskopischer Pilze (Mikrofungi)
RTCA/DO-160G, Section 13RT – Fungus Resistance
Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment – Fungus Resistance
ASTM E2149-10
Standard Test Method for Determining the Antimicrobial Activity of Immobilized Antimicrobial Agents Under Dynamic Contact Conditions
ASTM G 21-15
Standard Practice for Determining Resistance of Synthetic Polymeric Materials to Fungi
DIN EN 15457:2022
Beschichtungsstoffe – Laborverfahren für die Prüfung der Wirksamkeit von Filmkonservierungsmitteln in einer Beschichtung gegen Pilze
MIL-STD-810H Method 508.8 Fungus
Susceptibility of materials to fungal growth
AITM 3-0026 (Airbus Industry Test Method)
Sealants – Determination of microbiological performance
AITM 7-0011 (Airbus Industry Test Method)
Resistance to fungal growth
Individualleistungen
Neben Normprüfungen werden auf individuelle Kundenanfrage folgende Dienstleistungen angeboten:
Bearbeitung von Schadensfällen bei Verdacht auf mikrobiell beeinflusster Korrosion (microbial influenced corrosion, MIC)
Bei der Beprobung, Analyse und Bewertung von mikrobiell beeinflussten Schadensfällen verfügt die Arbeitsgruppe über langjährige Erfahrungen. Praktische Beispiele sind dabei korrodierte Spundwände in marinen und limnischen Habitaten, Korrosion an Gasleitungen, Biogasanlagen oder Abwasser-assoziierte Betonbauwerke. Auf individuelle Anfrage wird Ihr Korrosionsfall gerne vorab besprochen.
Nachweis von Bakterien, Schimmelpilzen und Hefen
Hierzu gehört unter anderem die Identifizierung und Quantifizierung von Fäkalbakterien bei Schadensfällen oder Schimmelpilzbefall in Innenräumen. Gerne wird auf Ihr analytisches Anliegen individuell eingegangen.
Entwicklung von individuellen Inertheitstests
Auf Basis unserer Erfahrung in der materialbezogenen Mikrobiologie entwickeln wir individuell gestaltetet Materialtests unter Einsatz umgebungsrelevanter Mikroorganismen (z. B. Inertheitsprüfungen von Tankbeschichtungen gegenüber kraftstoffverwertenden Bakterien). Die Arbeitsgruppe Mikrobiologie verfügt über eine eigene Sammlung von Mikroorganismen, welche zum großen Teil aus Schadensfällen bei Kundenaufträgen oder Projekten isoliert worden sind. Aus dieser Stammsammlung können Isolate ausgewählt werden, um sie unter realitätsnahen Testbedingungen einzusetzen.
Lehre und Gutachten
Die Arbeitsgruppe Mikrobiologie bietet regelmäßig Praxissemester-Arbeiten sowie Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten im Rahmen nationaler und internationaler Projekte an. Solche Arbeiten haben in der Vergangenheit zu diversen Publikationen in renommierten Zeitschriften geführt. Die Mitarbeitenden der Arbeitsgruppe sind national und international sehr gut vernetzt und übernehmen regelmäßig Gutachtendentätigkeiten für diverse Zeitschriften und Projektförderer im In- und Ausland.
Projekte
Multifunktionale RC-Filtersubstrate aus Mauerwerkbruch zur Behandlung von Niederschlagsabflüssen
Im Rahmen eines Verbundprojekts soll ein Filtersystem auf Basis von Baustoffrecycling-Materialien und Mikroorganismen entwickelt werden, um schwermetallbelastetes Oberflächenwasser – insbesondere aus Straßenabfluss – für eine nachhaltige städtische Wassernutzung im Sinne der „Schwammstadt“-Strategie aufzubereiten.
Die Speicherung und Nutzung von Oberflächenwasser soll die Wasserversorgung in Städten verbessern (Stichwort Schwammstadt). Wasser aus Straßenabfluss ist vor allem durch Reifenabrieb belastet. Typischerweise sind hier Gummi, Schwermetalle und Weichmacher als Verunreinigungen zu nennen. Eine Verwendung dieser Wässer erfordert daher eine Reinigung durch geeignete Filtersysteme. In diesem Verbundprojekt zwischen der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., der Biomolab gGmbH, der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung und der MPA Bremen werden Bauststoffrecycling-Materialien als Matrix für spezielle Mikroorganismen genutzt. Durch die Verwendung von Sulfat-reduzierenden Bakterien, welche Sulfat zu Schwefelwasserstoff reduzieren, kann eine quantitative Ausfällung und Entfernung der im Wasser vorhandenen Schwermetalle erreicht werden.
Förderung: IGF-Vorhaben-Nr. 23316 N durch das Ministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Kontakt:
Dr. Antje Stahl
Tel.: 0421 53708 79
E-Mail: a.stahl@mpa-bremen.de
Bild: Mischung verschiedener Baustoffrecycling-Materialien, die als Matrix für die Sulfat-reduzierenden Bakterien eingesetzt werden.
Entwicklung biologischer Filtersysteme zur Behandlung von Niederschlagsabflüssen unter Einsatz von recyceltem Mauerwerksbruch
Der Klimawandel führt zunehmend zu extremen Niederschlägen, die sich mit längeren Trockenperioden abwechseln. Besonders Städte, gekennzeichnet durch Flächenversiegelung, stehen vor neuen Herausforderungen im Niederschlagsmanagement. Während Regenwasser früher schnell abgeleitet wurde, setzen moderne Konzepte, wie die „Schwammstadt“, auf lokale Speicherung, um Überschwemmungen zu vermeiden und Wasser für Trockenperioden nutzbar zu halten.
Ein neues Forschungsprojekt der AG Mikrobiologie untersucht die mikrobiologische Reinigung von Oberflächenregenwasser mithilfe recyceltem Mauerwerksbruch. Straßenabfluss enthält vor allem Reifenabrieb, Schwermetalle und Weichmacher. Während bestehende Filtersysteme meist natürliche Gesteinskörnungen nutzen, setzt dieses Projekt auf recycelte Baustoffe, wie Porenbetonbruch, zur Wasserspeicherung und -reinigung. Diese Materialien werden gezielt mit Sulfat-reduzierenden Bakterien besiedelt, um einen Biofilter zu formen. Durch bakterielle Stoffwechselprodukte werden gelöste Schwermetalle chemisch ausgefällt und somit aus dem Wasser entfernt. Im Projekt wird dieser Prozess bilanziert und mit verschiedenen Baustoffabfällen getestet.
Kooperation: BAM Berlin, Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V., Bimolab gGmbH
Förderung: BMWK-IGF
Kontakt:
Dr. Antje Stahl
Tel.: +49 421 53708 79
E-Mail: a.stahl@mpa-bremen.de