12.04.2021 - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Flugsicherheit: Schnelltest für schädliche Mikroben in Kerosin entwickelt

Schneller und robuster als ein PCR-Test

Treibstoffe wie Kerosin oder Kraftstoffe wie Diesel können von Pilzen oder Bakterien kontaminiert werden. Die Mikroorganismen siedeln sich in der Flüssigkeit selbst, an den Innenwänden von Tanks und Leitungen oder in den Treibstofffiltern an und ernähren sich von Kohlenstoffatomen. Da die Pilze und Bakterien sich in dieser Umgebung gut vermehren, können sie einen schlierigen Biofilm ausbilden und Treibstoffleitungen und Filter verstopfen. Das ist besonders in der Luftfahrt ein Problem.

Um zu vermeiden, dass im Extremfall Triebwerke ausfallen, lassen Fluggesellschaften schon jetzt Kerosin vor dem Betanken und die Tanks ihrer Jets auf Mikrobenbefall prüfen. Solche Tests in regelmäßigen Abständen empfiehlt auch die International Air Transport Association (IATA). Je nach dem Risiko für eine Kontamination – kurze Strecken, niedrige Flughöhe oder auch ein feuchtwarmes Klima begünstigen z. B. das mikrobielle Wachstum – finden die Überprüfungen jährlich oder auch monatlich statt. Die Sicherheit ist also gewährleistet.

Bisher sind die Nachweise für die Mikroben jedoch zeitraubend: Proben müssen aus den Tanks gezogen und in ein Labor eingeschickt werden. Die Auswertung dauert bis zu vier Tage. „Wir wollten ein automatisiertes und mobiles Detektionssystem entwickeln, mit dem ungeschultes Personal vor Ort Mikroorgansimen in Tankfüllungen innerhalb von 30 Minuten nachweisen und quantifizieren kann“, so Hans-Jörg Kunte von der BAM. Der Mikrobiologe ist Experte für Materialschädigungen durch Mikroorganismen.

Zusammen mit dem Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie – Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse (IZI-BB), Potsdam, und der Firma M2 Automation entwickelten Kunte und sein Team einen Schnelltest, der auf der DNA-Analyse der schädlichen Bakterien und Pilze beruht. Aus einer Probe werden Mikroben isoliert, ihre Zellmembran enzymatisch aufgeschlossen, die DNA gereinigt, vervielfältigt und mit einem fluoreszierenden Farbstoff markiert. So lassen sich – ähnlich wie bei dem Polymerase-Kettenreaktions-Test für den Nachweis von SARS-CoV-2 – über einen Detektor, der Fluoreszenzlicht ausliest, vorhandene Mikroben nachweisen. Dabei ist der neue Nachweis schneller und robuster als ein PCR-Test: Er dauert nicht länger als 30 Minuten, funktioniert auch bei schwankenden Außentemperaturen und umfasst ein breiteres Spektrum an Mikroben als die bisher gängigen Labornachweise. Die BAM hat das Verfahren jetzt beim Europäischen Patentamt angemeldet.

Zugleich arbeitet das Team aus Fraunhofer IZI-BB und BAM bereits daran, den Nachweis in ein handliches und einfach zu bedienendes Detektionsgerät umzuwandeln und dafür alle Komponenten zu miniaturisieren. Dazu soll ein Prototyp entwickelt werden.

Bis 2025 könnte ein solches Gerät auf dem Markt sein. Bisher gibt es einen solchen Schnelltest weltweit noch nicht. „Biotreibstoffe werden in Zukunft an Bedeutung gewinnen – sie sind nachhaltiger, aber werden von Mikroben als Nahrungsquelle bevorzugt. Mit unserem patentierten Schnelltest wollen wir dazu beitragen, dass Pilze und Bakterien im Kerosin schneller und umfassend erkannt werden können“, so Hans-Jörg Kunte.

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