Legionellen aus Rückkühlanlagen

Ausgehend von den im Rahmen eines UFOPLAN-Vorhabens des Umweltbundesamtes (FKZ 3716 62 209 0) gesammelten Erfahrungen wird aktuell im IUTA ein Projekt mit Bezug auf die Hygiene an Rückkühlanlagen bearbeitet, ein weiteres befindet sich in der Bewilligungsphase. Bauartbedingt kann bei diesen Anlagen ein direkter Kontakt zwischen zu Kühlzwecken versprühtem Kühlwasser und der Abluft auftreten, durch den ggf. im Umlaufwasser befindliche Biostoffe in Form von Aerosolen in die Umgebung freisetzt werden.

Seit in Krafttreten der 42. BImSchV sind Betreiber solcher Anlagen verpflichtet, regelmäßig Kontrollen zur Gewährleistung der Hygiene der Anlagen durchzuführen. Diese beinhalten unter anderem die Untersuchung des Nutzwassers auf Legionellen. Zu einer Infektion kommt es allerdings durch Inhalation legionellenhaltiger Tropfen, entsprechend wichtig ist es, insbesondere die Legionellenkonzentration im Aerosolpfad messen zu können.

Abbildung 1, links: Messung an einer Verdunstungskühlanlage (Foto: IWW); rechts: Emission tropfenhaltiger Legionellen aus Rückkühlanlagen, c0: Legionellenkonzentration im Umlaufwasser, c1: Legionellenhaltiges Aerosol oberhalb der Verdüsung, c2: Legionellenhaltiges Aerosol oberhalb des Tropfenabscheiders, c3: Legionellenhaltiges Aerosol in der Rezirkulationszone c4: Emissions­konzentration, c5: Verdünntes Aerosol durch Vermischung mit der Atmosphäre, c6: Immissionskonzentration

Die im Nutzwasser gemessene Legionellenkonzentration ist nicht direkt auf die Konzentration der Legionellen in der Abluft einer Rückkühlanlage übertragbar. Aufgrund der strömungstechnisch induzierten Wechselwirkungen mit Bauteilen und den dort anhaftenden Biofilmen kann sowohl eine Veränderung des Tropfenspektrums als auch der Mikroorganismenkonzentration im emittierten Aerosol resultieren (vgl. Abbildung 1 (rechts)). Eine schnelle Umsetzung von Maßnahmen im Ausbruchsfall sowie Kontrollmaßnahmen sind durch die lange Zeitdauer der kulturellen Analytik erschwert. Im Rahmen des Forschungsprojekts „LegioAir“ sollen Freisetzungsmechanismen legionellenhaltiger Aerosole aus Verdunstungskühlsystemen an einer Labor- sowie Technikumsanlage systematisch unter praxisrelevanten Bedingungen untersucht werden. Zur zeitnahen Quantifizierung von Legionella pneumophila in Aerosolproben wird seitens unseres Forschungspartners TUM ein kulturunabhängiges Nachweisverfahren auf Basis des LegioTypers (Antikörper-basiert und molekularbiologisch) etabliert und erprobt.

Bei der Probenahme von Bioaerosolen sind in der Praxis neben den grundsätzlichen Anforderungen an die repräsentative Aerosolprobenahme an industriellen Emissionsquellen vielfältige weitere Randbedingungen zu berücksichtigen. Eine solche Aerosolprobenahme ist derzeit nicht standardisiert und allgemein mit einem hohen Aufwand verbunden. Im Anschluss an Parameterstudien zu den Bedingungen unter denen eine solche Aerosolprobenahme als repräsentativ für die Emission einer Anlage angesehen werden kann wird eine Messkampagne an zwangsbelüfteten Verdunstungskühlanlagen verschiedener Bauart durchgeführt. Die Erkenntnisse dieses Projekts können zukünftig auch für eine automatisierte oder drohnenbasierte Emissionsprobenahme an Rückkühlanlagen wertvolle Auslegungsparameter zur Verfügung stellen.

Im Rahmen der Bearbeitung der Vorhaben wird besonderer Wert auf die Praxisnähe der Ergebnisse gelegt, was sich nicht zuletzt durch die intensive Kooperation mit Betreibern, Entwicklern und weiteren Fachexperten bereits zu Beginn des Vorhabens ausdrückt. Die Erkenntnisse sollen Gutachter, Hygieniker und Betreiber bei Umsetzung anlagenbezogener Hygienemaßnahmen unterstützen und Grundlagen schaffen, um eventuelle konstruktive Anpassungen der Anlagentechnik zur Gewährleistung einer verbesserten dauerhaften Anlagenhygiene vornehmen zu können und die Gefahr einer Legionellenepidemie weiter zu senken.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Achim Hugo
hugo@iuta.de
Tel. +49 2065 / 418 – 257

M.Sc. Laura Welp
welp@iuta.de
Tel. +49 2065 / 418 – 223

Aktuelle Projekte

VKA-Control: Neue Bewertungsmethodik der Hygiene von Verdunstungskühlanlagen im Hinblick auf Legionellen
Forschungsvorhaben im Rahmen des Förderprogramms „FuE-Förderung gemeinnütziger externer Industrieforschungseinrichtungen – Innovationskompetenz“ INNO-KOM Modul „Vorlaufforschung“;
Förderkennzeichen: 49VF200049; Laufzeit: 01.01.21 – 30.06.2023

LegioAir: Freisetzungsmechanismen legionellenhaltiger Aerosole aus Verdunstungskühlsystemen und aussagekräftige Bestimmungsmethoden für das Ausbruchsmanagement
Forschungsvorhaben im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung der IGF,
Forschungsvereinigung: VGB-Forschungsstiftung;
Voraussichtliche Laufzeit: 01.04.21 – 31.05.23
Forschungseinrichtungen:

  • Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. und
  • Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie am Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie, Technische Universität München

Publikationen

Nocker, A., Schulte-Illingheim, L., Frösler, J., Welp, L., Sperber, O., Hugo, A.
Microbiological examination of water and aerosols from four industrial evaporative cooling systems in regard to risk of Legionella emissions and methodological suggestions for surveillance
Int. J. of hygiene and environmental health 2020, Vol. 229, S. 113591

Nocker, A., Schulte-Illingheim, L., Pütz, D., Wiede, K., Hugo, A., Welp, L., Sperber, O.
Entwicklung eines sensitiven Verfahrens zum routinemäßigen Nachweis von Legionellen in Aerosolen von Verdunstungskühlanlagen
Umweltbundesamt, 2020, FKZ: 3716 62 209 0

Welp, L., Hugo, A., Haep, S.
Bioaerosolabscheidung
Probenahme von Legionellen am Auslass von Verdunstungskühlanlagen
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen „Computational Fluid Dynamics“ und Gasreinigung“; Bamberg, 10. – 11.03.2020

Welp, L., Hugo, A., Nocker, A.
Herausforderung der Bioaerosolmessung in der Praxis
Sammlung und Nachweis an Rückkühlanlagen
Tagungsband Anlagenbezogenes Monitoring VDI Berichte Nr. 2359, ISBN 978-3-18-092359-8

Hugo, A., Welp, L., Sperber, O., Schulte-Illingheim, L., Frösler, J., Nocker, A.
Erfahrungen der Aerosolbeprobung von Verdunstungsrückkühlanlagen bezüglich Probenahme und Legionellenanalytik
Gefahrstoffe Reinhaltung der Luft 79

Welp, L., Sperber, O., Hugo, A., Haep, S., Schulte-Illingheim, L., Nocker, A.
Experience with aerosol sampling from evaporative cooling systems – physical aspects
VDI/BAuA Expert Forum, Bioaerosols: From measurement to assessment, Berlin; 27.– 28.11.2019