Biofilme

Um sich zu schützen haben Algen einen sogenannten Biofilm gebildet. Sie wachsen also immobilisiert auf der Oberfläche und produzieren eine Vielzahl an Stoffwechselprodukten, die sich zu einer schleimigen Schicht vereinen. Auch in der Natur bevorzugen Algen, genauso wie viele andere Mikroorganismen, diese Form des Wachstums. In einem Biofilm können verschiedene Arten von Organismen in Symbiose zusammenleben und so von den gegenseitigen Ausscheidungen profitieren. Außerdem bietet der Film einen effektiven Schutz gegen Parasiten und andere Umweltfaktoren, auf die einzelne Organismen empfindlicher reagieren würden. Tatsächlich passen sich die Organismen bei der Bildung eines Biofilms sogar genetisch an die neuen Lebensumstände an. Nach dem Ansiedeln an einer Oberfläche verändert sich die sogenannte „Epigenetik“. Das heißt es werden nun manche Abschnitte der DNA, also der genetischen Information, stillgelegt und dafür andere bisher inaktive Abschnitte aktiviert. Das führt zu einer merkbaren Veränderung der Organsimen, die nun beispielsweise anfangen bestimmte Bio-Polymere auszuscheiden, die wiederum für die Schleimbildung verantwortlich sind. Auch beginnen die „Bewohner“ des Biofilms miteinander zu kommunizieren. So gewährleisten sie einander ein effektives Wachstum und Schutz.

Biofilme werden bereits seit über hundert Jahren für die Abwasserreinigung genutzt, da die Stoffe, die das Abwasser verunreinigen, von den Mikroorganismen als Nahrung genutzt werden. Dieses Prinzip haben wir nun auf die Luftreinigung übertragen. Die Immobilisierung der Algen führt dabei dazu, dass die Algen in Räumen mit ganz unterschiedlichen Bedingungen gedeihen können, ohne ihre Fähigkeit der Schadstoffaufnahme einzuschränken.

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Der Kontakt mit Luftschadstoffen, wird von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als eine der führenden Gesundheitsgefährdungen angesehen. Damit sind sowohl partikuläre als auch gasförmige Stoffe gemeint, die eine hohe Krankenlast verursachen können.

In Deutschland liegt die Krankheitslast durch Luftverschmutzung an zehnter Stelle der Risikofaktoren für den Menschen und gilt somit als wichtigster umweltbezogener Faktor. Die ausgelösten Krankheitssymptome sind nicht nur auf den Atemtrakt begrenzt. Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass Luftschadstoffe gesundheitliche Auswirkungen besitzen. Diese reichen von unspezifischen Atemwegssymptomen, über kardiovaskuläre Symptome, bis hin zur Entwicklung von chronischen Lungen-, Herzkreislauf- und metabolischen Erkrankungen. Die WHO schätzt außerdem, dass es im Jahr 2016 allein in Europa rund 400.000 vorzeitige Todesfälle durch eine Verringerung der Lebensdauer als Folge der Schadstoffbelastung gegeben hat.

Luftschadstoffe in Städten

Obwohl sich die Luftqualität in deutschen Städten verbessert, werden die europäisch vorgegebenen Grenzwerte von Stickstoffoxiden, flüchtigen Chemikalien und Feinstaub noch häufig überschritten. Am stärksten ist die Luftbelastung in Ballungsräumen und bei hohem Verkehrsaufkommen. Das belastet nicht nur die Menschen, sondern auch empfindliche Ökosysteme, die dadurch zerstört werden. Stickoxide entstehen einerseits natürlich in der Atmosphäre, beispielsweise durch Blitze, andererseits aber vor allem durch den Verkehr. 2019 wurden in Europa 39% der Emissionen auf diesen Sektor zurückgeführt, dicht gefolgt von gewerblichen und privaten Haushaltsemissionen.

Die Quellen von flüchtigen organischen Chemikalien (VOCs) sind vielfältig. Sowohl Pflanzen, Tiere und Menschen als auch Böden und Schimmelpilze geben sie im Zuge natürlicher Prozesse ab. Schwerwiegender für die Innenraumluft sind allerdings freigesetzte Chemikalien von Kunststoffen, Baustoffen, behandelten Möbeln und Reinigungsmittel, sowie Zigarettenrauch, die dazu führen, dass VOC-Konzentrationen im Innenraum bis zu zehnmal höher sein können als im Freien. Die gesundheitlichen Folgen von zu hoher VOC-Belastung sind ebenso vielfältig wie ihre Quellen und reichen von Kopfschmerzen bis hin zu einem erhöhten Krebsrisiko. Um Formaldehyd oder andere VOCs aufzuspüren, benötigt es spezielle Detektoren oder Sensoren. Auch kleine Homekits zur schnellen Analyse von Schadstoffquellen, wie Pollupatches sind in der Lage bei akuten Belastungen schnell zu helfen.

Als Feinstaub werden kleine Teilchen in der Luft bezeichnet, die nicht sofort zu Boden sinken und so zur Luftverschmutzung beitragen. Sie können über die Atemwege in den Körper gelangen und dort zu ähnlichen Folgen führen, wie VOCs.

Schadstoffe und Algen

Mehrere wissenschaftliche Studien haben gezeigt: Mikroalgen sind in der Lage Feinstaub aus der Luft abzufangen. Für Mikroalgen ist Stickstoff ein essenzielles Element, dass für unzählige Stoffwechselvorgänge unabdinglich ist. Mehrere Versuche legen nahe, dass sie im feuchten Biofilm in der Lage sind, den Stickstoff aus der Luft für ihre eigenen Zwecke zu nutzen und so die Luftqualität zu verbessern. Algen sind demnach in der Lage sowohl Stickoxide als auch Feinstaub zu binden und so einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Luftqualität zu leisten. Zudem sorgen sie durch Photosynthese für die Bildung von neuem Sauerstoff und dem Abbau von CO₂. Damit haben sie ein bisher noch größtenteils ungenutztes Potenzial, sowohl die Luft in geschlossenen Räumen, als auch im Außenbereich zu verbessern.

Dies ist ein Text zum Thema: Feinstaub, Stickoxide,VOC und Algen: Luftschadstoffe und Luftqualität