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: 01.01.2021 – 30.06.2024
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: 01.04.2021 – 30.09.2024
Forschungseinrichtungen:
- Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V. (IUTA) und
- Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie am Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie, Technische Universität München
Publikationen
Welp, L., Hugo, A. Haep, S.
Neue Methoden zur Probenahme von Bioaerosolen aus Anlagen
VDI Expertenforum „Messen und Bewerten von Bioaerosolen und Legionellen in der Außenluft“, Freising bei München, 20.04.2023
Heining, L., Welp, L., Hugo, A., Elsner, M., Seidel, M.
Combination of immunomagnetic separation with flow cytometry for the detection of Legionella pneumophila in aerosols
Anakon, Wien, Österreich 11. – 14.04.2023 (Poster)
Mielke, M., Welp, L., Hugo, A., Haep, S.
Datensynthese zum Training eines Mask-RCNN Modells für die automatisierte Analyse von Impaktorplatten
Jahrestreffen Dechema-Fachgruppe Mehrphasenströmung und Partikelmesstechnik, Paderborn 29.03.2023 (Poster)
Welp, L., Hugo, A. Haep, S.
Probenahme von Bioaerosolen am Auslass von Verdunstungskühlanlagen (VKA) mittels Nass-Zyklonabscheider
VDI Wissensforum “Legionellen aus Rückkühlwerken“, Würzburg, 22.02.2022
Heining, L., Welp, L, Hugo, A., Seidel, M.
Analyse von Legionella pneumophila in Aerosolen aus Verdunstungskühlanlagen
mittels einer flussbasierten Mikroarray-Plattform
15. Dresdener Sensor-Symposium, Dresden, 6. – 8.12.2021
Welp, L., Hugo, A., Haep, S., Heining, L., Seidel, M.
Bioaerosolprobenahme an Verdunstungskühlanlagen mittels Zyklonabscheider
B2-Seminar, Forum Biostoffe, Institut für Arbeitsschutz (IFA), Sankt Augustin, 08. – 09.12.2021
Welp, L., Hugo, A., Haep, S.
Experience with aerosol sampling from evaporative cooling systems – physical aspects
European Aerosol Conference EAC (online), 30.08.2021 – 03.09.2021
Welp, L, Hugo, A.
Neue Bewertungsmethodik der Hygiene von Verdunstungskühlanlagen im Hinblick auf Legionellen
Immissionsschutz 26. Jahrgang, Juni 2021, S. 100
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
Welp, L., Hugo, A., Haep, S.
Herausforderungen der Bioaerosolmessung in der Praxis
Sammlung und Nachweis an Rückkühlanlagen
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen Mechanische Flüssigkeitsabtrennung und Gasreinigung, Bamberg, 14. – 15.03.2019 (Poster)