Lukas Hamm: „Die Verschmutzung der Gewässer, etwa durch Überdüngung, ist ein großes Problem“

Wie können Beeinträchtigungen in Gewässern frühzeitig erkannt werden? Ein Verfahren zur automatisierten Untersuchung von Gewässerproben entwickelt der Stipendiat Lukas Hamm. Der Nachwuchschemiker studiert am Karlsruher Institut für Technologie. Mit seinem neuartigen optischen Messverfahren sollen im Wasser vorkommende Stoffe und Ionen schnell und kostengünstig mit analysiert werden können.

Lukas Hamm ist in Rheinau aufgewachsen. Bereits während der Schulzeit hat er an Schülerwettbewerben teilgenommen, etwa an der Internationalen Chemie-Olympiade. In der 11. Klasse begann er, angestoßen durch Beobachtungen in einem Aquarium, mit seiner Forschung im Chemie-Labor und befasst sich seitdem mit der Frage, wie Düngemittel im Wasser automatisch gemessen werden können. Der 20-Jährige studiert Chemie am Karlsruher Institut für Technologie. Seit 2021 ist er Stipendiat der Studienstiftung.

    Interview mit Lukas Hamm

    Herr Hamm, Sie befassen sich mit der Forschungsfrage, wie sich Düngemittel im Wasser erkennen lassen.  Was genau untersuchen Sie und warum  existieren bisher keine geeigneten Verfahren?

    Ich entwickle ein neuartiges Verfahren zur automatisierten Untersuchung von Gewässerproben. Die zu bestimmenden Ionen werden hierbei durch Komplexierung optisch messbar gemacht und deren Konzentration bestimmt. Das Problem bestehender Verfahren ist, das diese meist nur den Nitratgehalt oder die Leitfähigkeit des Wassers messen. Wenn detailliertere Analysen erfolgen sollen, muss zum Beispiel ein Landwirtschaftsbetrieb eine Gewässerprobe am Feld in ein Labor entsenden, auf das Ergebnis warten und erhält Tage später ein Ergebnis. Ich forsche zu der Frage, wie mithilfe einer Messung vor Ort durch den Anwender – in diesem Fall ein Bauer – Ergebnisse direkt auf dem Handy erfasst werden können.

    Warum forschen Sie zu diesem Thema?

    Die zunehmende Gewässerverschmutzung, wie beispielsweise durch Überdüngung, ist ein großes Problem. Um Gewässer gezielt schützen zu können, müssten diese großflächig und möglichst in Echtzeit auf ihre Qualität hin untersucht werden, um mögliche Beeinträchtigungen frühzeitig zu erkennen und bekämpfen. Aktuelle Messmethoden sind allerdings für eine zuverlässige autonome Messung ungeeignet. Ein neuartiges, kostengünstiges Verfahren könnte hierbei Abhilfe schaffen und einen Beitrag zum Schutz der Umwelt leisten.

    „Um Gewässer gezielt schützen zu können, müssten diese großflächig und möglichst in Echtzeit auf ihre Qualität hin untersucht werden.“

    Wie gehen Sie vor und was ist der aktuelle Stand des Forschungsprojekts?    

    Ich habe die Idee zu dem Messverfahren entwickelt und bin für die Planung, Ausführung und Auswertung der Versuche zuständig. Die Organisation des Projektes sowie die technische Umsetzung übernehme ich weitestgehend allein. Aktuell ist die Untersuchung der chemischen Grundlagen zur Realisierung meines Verfahrens so gut wie abgeschlossen und es konnte die prinzipielle Funktionsfähigkeit des Verfahrens in ersten Ansätzen gezeigt werden. Zudem ist bereits der erste Prototyp gebaut und wird aktuell im Labor erprobt und optimiert. Ein großer Meilenstein in meiner Forschung war das Finden und Charakterisieren eines Metallindikators, welcher zur simultanen optischen Messung mehrerer bestimmter Metallionen geeignet ist. Die bereits erfolgte Patentanmeldung und die Fertigstellung des ersten Prototyps stellen einen großen Schritt dar.

    Wie funktioniert Ihr Verfahren?

    Einfach erklärt: Es gibt Stoffe, sogenannte Indikatoren, die bei der Anwesenheit von gewissen Stoffen – etwa Metallionen – die Farbe verändern. Dies Farbveränderung messe ich.

    Wie können interessierte Personen Sie oder Ihr Forschungsprojekt unterstützen?    

    Ich würde gerne meine Forschung publizieren, benötige hierbei aber Hilfe, vor allem bei der Wahl des Journals. Zudem benötige ich Unterstützung bei der Entwicklung eines marktreifen Produktes aus meinem Projekt und suche hierfür Partner. Letztlich ist geplant, basierend auf meinem Projekt ein Startup zu gründen, um meine Forschung dann auch für die  Gesellschaft nutzbar zu machen. Hierbei benötige ich vor allem Beratung, aber auch mögliche Projektpartner.

    Wie sind Sie zur Studienstiftung gekommen?

    Ich habe den Zugang über einen Schülerwettbewerb zur Studienstiftung knapp verpasst, dann hat mich meine Schule vorgeschlagen. Ich habe mich vor meinem Studium über die Stipendienlandschaft informiert – die Studienstiftung ist die Organisation, wo ich unbedingt hinwollte aufgrund der ideellen Förderung und des großen Netzwerks.

    Weitere Informationen:

    • Kontakt: lukas.hamm@xenoplex.de

    Stand: Dezember 2021

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