Der Europäische Forschungsrat (ERC) fördert das Team um den GFZ-Forscher Dirk Sachse mit einem 'Proof of Concept'-Grant. Die Fördersumme von 150.000 Euro soll dazu dienen, einen automatisierten Regenwasser-Sammler möglichst nah an die Marktreife zu bringen. Für Dirk Sachse ist es nach seinem 'Consolidator-Grant' die zweite ERC-Förderung. Gemeinsam mit Christoff Andermann, Torsten Queißer und Markus Reich wurde ein Prototyp entwickelt, der bereits umfangreiche Tests hinter sich hat. „Die Idee kam von Christoff, er hat dann den Bau des Prototypen mit unseren Ingenieuren Torsten und Markus vorangetrieben“, berichtet Dirk Sachse, „Torsten hat sich um die elektronische Steuerung gekümmert und Markus um die Konstruktion und technische Umsetzung“.
Die Idee hinter dem Gerät hört sich zunächst einfach an: Um kontinuierlich Proben von Regenwasser auch in unwegsamen Regionen zu gewinnen, stellt man einen Automaten auf. Doch der Teufel steckt im Detail. Wie werden die Proben so voneinander getrennt und auch konserviert, dass man winzige Unterschiede in der Isotopenzusammensetzung noch Monate später analysieren kann? Wie funktioniert die Energieversorgung? Und wie robust muss der 'Sampler' sein, um auch ein halbes Jahr im Hochgebirge, zum Beispiel in Nepal, zu überleben? Die Lösung für all die Fragen stand in den vergangenen sechs Monaten auf dem Dach der internationalen Atomenergiebehörde IAEA in Wien und davor auf der Messwiese des Telegrafenbergs in Potsdam. Das Gerät sieht aus wie ein herkömmlicher Plastik-Reisekoffer, mit Griff und Rädern, mit einem großen Trichter daneben. Das Innenleben ist allerdings hochkomplex – und geheim, da dazu auch ein Patent angemeldet ist.
Aber wer außer einer Handvoll Forschendenden soll so einen Regenwasser-Sampler nutzen? Dirk Sachse und Christoff Andermann fallen auf Anhieb einige Anwendungsbeispiele ein: „Nach Chemieunfällen kann der Apparat zur Umweltüberwachung eingesetzt werden“, sagt Dirk Sachse. Damit könnten in definierten Zeitabständen – etwa jede Stunde oder auch alle paar Tage – Proben genommen werden. Oder die kontinuierliche Überwachung von Trinkwasserquellen kann so automatisiert oder ferngesteuert werden. Christoff Andermann ergänzt: „Auch die Untersuchung des Regens auf radioaktive Stoffe ist möglich.“ Deshalb habe man den Sampler auch nach Wien zum Test geschickt. Behörden, Unternehmen, Wissenschaft im In- und Ausland: das sind die Branchen, die das GFZ-Team im Auge hat. In den nächsten Monaten werden weitere Exemplare gebaut werden, um sie für die verschiedenen Anwendungen zu testen. Der 'Proof of Concept'-Grant kommt genau zur richtigen Zeit. Was das Team um Dirk Sachse besonders freut: In dieser Runde gingen lediglich zwei dieser ERC-Förderungen nach Deutschland. Ihre ist eine davon.
Partner
- Basanta Adhikari (Tribhuvan University Kathmandu, Institute of Engineering)
- Atul Pandey (Patna University, Department of Geology)
- Indra Sekhar Sen (IIT Kanpur, Humboldt Fellow)
The Earth around us is changing. In order to predict future development and work towards a sustainable future we need to be able to monitor our environment continuously. This way we obtain data, that help us to understand the drivers of the change.
With funding from the European Research Council we at GFZ have developed a rain water sampler that can operate autonomously for months to take and store rain water samples in remote locations. In the #HelloMonsoon project we will now test this sampler under the harsh conditions of the Nepalese Himalayas to detect from the composition of the water the onset of monsoon. We will deploy the device at 6 locations in Nepal from 100m to 3600m altitude to take rain samples from pre-monsoon and summer monsoon season rainfall. We will sample rain from the wet and tropical Terai lowlands in the South, across the Himalayan Range, to the dry high-altitude Plateau in the North over summer 2022. Back in Potsdam, we will analyze those samples for their chemical composition.
Water (H2O) contains hydrogen and oxygen in different varieties, so called stable isotopes. Regular hydrogen has no neutron and regular oxygen 8 neutrons in their nucleus. A few atoms however are slightly heavier than their more abundant variety, with 1 and 10 neutrons each from hydrogen and oxygen. This makes them slightly heavier and water molecules with those atoms behave differently during their travel in the water cycle. By detecting the ratio of these isotopes along the path of the monsoon (S-N) and over time, we can assess changes in water sources as well as the effect of the large agricultural areas south of the Himalayas on the local water cycle.
Follow us on this journey when we deploy the samplers in May 2022 in Nepal, we will post updates on Twitter and linkedIn.
