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Autarke Nitratsensoren für sauberes Grundwasser

Neue ESF-Nachwuchsforschergruppe "NitraMon" der TU Chemnitz will bis zum Jahr 2021 Voraussetzungen zur Beobachtung der Nitratausbreitung nach dem Düngen schaffen

  • Ein Sensor wird in ein Wasserglas gehalten.
    Foto: Rajarajan Ramalingame

Der Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft ist unerlässlich,um hohe Ernteerträge zu erzielen. Eine Überdüngung kann jedoch zu negativen Effekten führen. Dabei ist die Nitratbelastung des Grundwassers in den letzten Jahren besonders in den Fokus gerückt. Speziell durch Regen und Bewässerung gelangt der Stoff in tiefere Bodenschichten und von dort in Flüsse und Seen. Dies kann nicht nur für die Tier- und Pflanzenwelt gefährlich werden. Das Nitrat wird über das Trinkwasser auch von Menschen konsumiert und gelangt in Lebensmittel. Im Körper wird es in gefährliche, teils in hohem Maße krebserregende Stoffe umgewandelt. Um diesen Effekt abzumildern ist eine aufwendige Wasseraufbereitung notwendig. Bislang existiert in Deutschland kein Messnetz zur kontinuierlichen Erfassung der Nitratbelastung. Von den derzeit bestehenden Messstellen liegen knapp 30 Prozent über dem erlaubten EU-Grenzwert. Man geht davon aus, dass beim Düngen etwa 100 Kilogramm Nitrat pro Hektar zu viel ausgebracht werden. Da Grundwasserproben typischerweise nur einmal jährlich genommen werden, ist eine detaillierte Beobachtung nicht möglich. Die EU-Kommission hat die wiederholte Überschreitung der Grenzwerte bemängelt, weshalb die Bundesregierung zum Handeln aufgefordert ist.

Vor diesem Hintergrund hat sich die neue ESF-Nachwuchsforschergruppe "NitraMon" der Technischen Universität Chemnitz zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2021 ein autarkes Sensorsystem zu entwickeln, welches zukünftig eine genaue Beobachtung der Sachlage ermöglicht. Dieses System soll eine mögliche Grundlage für die Bekämpfung des Nitratüberschusses werden. Verteilte Sensorknoten messen dabei mit speziell angepasster Sensorik kontinuierlich Werte und übermitteln diese an eine übergeordnete Datenbank. Dies ermöglicht eine dauerhafte Messung, die Bestimmung optimaler Düngeparameter, eine Sanktionierung bei Überschreitung von Grenzwerten und die Beobachtung der Ausbreitung des Nitrats. "NitraMon" ist ein gemeinsames Vorhaben der Professuren Mess- und Sensortechnik, Numerische Mathematik, Regelungstechnik und Systemdynamik sowie Supramolekulare Chemie. Die Arbeit der fakultätsübergreifenden Nachwuchsforschergruppe wird durch den Europäischen Sozialfond (ESF) und das Land Sachsen (SAB) mit etwa einer Million Euro unterstützt.

Weitere Auskünfte erteilen Prof. Dr. Oliver Ernst, Telefon 0371 531-33742 E-Mail oliver.ernst@math.tu-chemnitz.de, und Prof. Dr. Olfa Kanoun, Telefon 0371 531-36931, E-Mail olfa.kanoun@etit.tu-chemnitz.de.

(Autor: Christian Viehweger)

Mario Steinebach
07.12.2018

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