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Dass aus jedem Wasserhahn in Bad und Küche sauberes und für die Gesundheit unbedenkliches Wasser fließt, ist in Deutschland gesetzlich geregelt und damit mittlerweile auch selbstverständlich geworden. Die Trinkwasserverordnung verlangt zudem, dass die Wasserversorger ihrem Leitungsnetz regelmäßig Proben entnehmen, um diese auf bestimmte Krankheitserreger und chemische Stoffe zu untersuchen. Die Stichproben werden dazu im Labor einer Reihe vordefinierter Analyseverfahren unterzogen. Allerdings vergehen bis zu 48 Stunden bevor die aktuellen Messwerte vorliegen. Allein schon deshalb kann eine mögliche Gefährdung der Bevölkerung nicht immer verhindert werden - beispielsweise wenn toxische Stoffe unabsichtlich oder auch vorsätzlich in das Leitungssystem gelangen sollten. Für eine Warnung der Bevölkerung und das Abtrennen des betroffenen Abschnitts vom Gesamtnetz ist es dann unter Umständen zu spät. Auch wäre es Zufall, dass die Stichproben gerade im „richtigen“ Augenblick und im betroffenen Teil des Versorgungsnetzes entnommen werden. Und nicht zuletzt besteht die (durchaus realitätsnahe) Möglichkeit, dass eine Gesundheitsgefährdung bei den Laboranalysen überhaupt nicht erkannt wird. Denn die üblichen Tests beschränken sich auf ein festgelegtes Spektrum von Krankheitserregern und chemischen Stoffen. Unbekannte oder nicht erwartete toxische Stoffe bleiben unberücksichtigt.

Leider ist es auch im sensiblen Bereich der Trinkwasserversorgung nicht auszuschließen, dass bei Arbeiten an den Wasserinstallationen in Haushalten und Betrieben menschliches Versagen zu Verunreinigungen führt. Selbst das Risiko eines terroristischen Angriffs auf die Trinkwasserversorgung muss als mögliche Gefährdung berücksichtigt werden. Um in solchen Fällen rechtzeitig reagieren und ein Höchstmaß an Schutz der Bevölkerung sicherstellen zu können, arbeiten die Systementwickler am Fraunhofer IITB zusammen mit dem Fraunhofer IGB, den Berliner Wasserbetrieben sowie dem Industriepartner bbe Moldaenke an einem neuartigen Sensorsystem. Ziel ist es, das Trinkwasser direkt an seiner künstlichen „Quelle“, also im Leitungsnetz vor Ort kontinuierlich zu überwachen. Im Rahmen eines vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekts haben die Forscher bereits ein umfassendes Trinkwasser-Überwachungskonzept erarbeitet und entwickeln derzeit erste funktionsfähige Prototypen. Die Berliner Wasserbetriebe stellen einen stillgelegten Leitungsnetzbereich zur Verfügung, wo das System unter realen Bedingungen erprobt und anschließend optimiert werden kann. Für die Entwicklung des Sensorsystems werden sowohl Komponenten des Industriepartners bbe Moldaenke als auch am Fraunhofer IGB neu entwickelte Biosensoren genutzt. Erweitert wird das System durch Verfahren zur automatischen Bildauswertung und Sensordatenfusion, die am Fraunhofer IITB entwickelt werden.

Die einzelnen Kammern des Sensorsystems sind mit Mikroorganismen bestückt, die auf sehr viele verschiedene toxische Stoffe reagieren. Beispielsweise durch Veränderungen ihrer Vitalität oder ihrer Farbe. Aus dem Hauptstrom des Leitungsnetzes wird eine kleine Menge Wasser abgezweigt, das die Indikator-Mikroorganismen in den Sensorkammern umspült. Deren Reaktion wird durch Kameras laufend überwacht. Mit Hilfe spezieller Auswertungsalgorithmen werden die Bilder noch vor Ort automatisch ausgewertet. Damit in diesem Mini-Labor Fehlalarme möglichst vermieden und belastbare Ergebnisse erzielt werden, müssen zusätzlich automatisch und zuverlässig ablaufende Verfahren zum Einsatz kommen, mit denen die Umgebungsbedingungen für die Mikroorganismen sehr genau kontrolliert und protokolliert werden. Denn das Verhalten der Mikroorganismen ändert sich nicht nur, wenn sie mit Gefahrstoffen im Wasser in Berührung kommen, sondern auch, wenn sich die Wassertemperatur, der pH-Wert oder der Sauerstoffgehalt ändert. Um einen verlässlichen Schutz vor einer Fehldiagnose zu gewährleisten, werden die Messergebnisse des Bio-Sensors mit zusätzlichen Informationen zu Temperatur, pH –Wert und weiteren Messgrößen korreliert. Zusätzlich ist das Sensorsystem „lernfähig“, kann also aufgrund von Erfahrungen aus der Vergangenheit falsche Interpretationen zunehmend vermeiden. Auf diese Weise wird es möglich, sehr genau zwischen ungefährlichen Abweichungen bei den Messwerten und dem tatsächlichen Vorliegen einer toxischen Verunreinigung des Trinkwassers zu unterscheiden. Sollte der Gefahrenfall tatsächlich eintreten, sendet das System über eine Online-Anbindung eine Warnmeldung an den Wasserversorger.