Infektionskrankheiten stellen in der Geflügelhaltung ein großes Problem dar. Geflügelzüchter sind häufig gezwungen, auf Antibiotika zurückzugreifen, um dieses Problem anzugehen. Dies kann jedoch mitunter dazu führen, dass Keime Resistenzen gegen diese Medikamente entwickeln. Über tierische Produkte gelangen diese resistenten Krankheitserreger dann in unsere Lebensmittel. Der häufige Einsatz von Antibiotika kann daher potenzielle Gesundheitsrisiken für Tiere und Menschen bergen.
Mit Hilfe eines kompakten Geräts, das mehrere Verfahren, darunter UV-Desinfektion, Photokatalyse und Partikelfiltration, kombiniert, haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, Institut für Angewandte Systemtechnik (AST) gemeinsam mit ihren Partnern gearbeitet den Einsatz von Antibiotika nachhaltig zu reduzieren und gleichzeitig die Luftqualität in Ställen zu verbessern, um das Tierwohl zu fördern.
In Großbetrieben müssen Landwirte häufig Antibiotika verabreichen, um den Ausbruch schwerer Krankheiten zu verhindern. Allerdings können sich Keime an die Medikamente „gewöhnen“ und Resistenzen dagegen entwickeln. Ein weiteres Gesundheitsrisiko für die Tiere – und damit auch für den Menschen – besteht in der Luftqualität in den Ställen. In landwirtschaftlichen Betrieben wird dies häufig durch Ammoniak und VOCs (flüchtige organische Verbindungen) in tierischen Exkrementen verursacht.
Um hierauf zu reagieren, sind Maßnahmen zur Verbesserung der Stallhygiene und des Tierschutzes dringend erforderlich. Forscher des Fraunhofer IOSB-AST arbeiten eng mit der PURION GmbH und der Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e. V. (GMBU) eine Alternative zu Antibiotika zu entwickeln, die auch als Luftreiniger für Ställe fungiert.
UV-Desinfektion, Photokatalyse und Partikelfiltration wurden mit mehreren Verfahren zur Sterilisation und Entfernung schädlicher chemischer Verbindungen in Form eines innovativen tragbaren Geräts kombiniert, das beispielsweise an der Decke befestigt werden kann. Dieses Gerät soll das Auftreten von Infektionskrankheiten reduzieren, die eine Behandlung mit Antibiotika erfordern.
Das kompakte Gerät lässt sich schnell und flexibel in bestehende Geflügelhaltungsanlagen integrieren. Es eignet sich für geschlossene Ställe und kann daher auch in Schweineställen eingesetzt werden. Darüber hinaus könnte es sich auch gegen Viruserkrankungen als nützlich erweisen, beispielsweise im Kampf gegen die Vogelgrippe, die in den Wintermonaten grassiert.
Desinfektion und Entfernung schädlicher Gase
Das Gerät nutzt UVC-LEDs, um die Luft im Stall kontinuierlich zu desinfizieren. „Bestimmte Wellenlängen der UV-Strahlung haben eine starke mikrobiozide Wirkung und deaktivieren Krankheitserreger durch Schädigung ihrer DNA“, erklärt Thomas Westerhoff, Wissenschaftler am Fraunhofer IOSB-AST, Ilmenau. Im Vergleich zu herkömmlichen Quecksilberdampflampen sind LEDs vibrationsfest, emittieren Wellenlängen mit höherer mikrobiologischer Effizienz, die Viren, Bakterien und Pilze inaktivieren, und haben keine Aufwärmphase. Darüber hinaus enthalten sie keinerlei Quecksilber und sind daher auch umweltfreundlich.
Derzeit werden UVA-LEDs häufig eingesetzt, um die chemische Luftverschmutzung durch Ammoniak und VOCs kontinuierlich zu reduzieren. „UVA-Strahlen treffen auf die photokatalytisch aktiven Oberflächen im Inneren des Geräts. Bei diesem Prozess kommt es zur Photokatalyse, bei der mithilfe der Luftfeuchtigkeit hochreaktive Hydroxylradikale entstehen, die dafür sorgen, dass organische Substanzen oxidiert und verbrannt werden. Das können eine Reihe organischer Verbindungen mehr oder weniger effektiv abgebaut werden“, sagt der Wissenschaftler.
Das Projekt wird untersuchen, wie sich die Wellenlängen der Strahlungsquelle in Kombination mit verschiedenen Photokatalysatoren auf die Effizienz der Photokatalyse auswirken. Anhand der Erkenntnisse wird dann ermittelt, ob weitere Leistungsverbesserungen möglich sind.
Innovation für die Geflügelzuchtbranche
Im Rahmen dieses Projekts untersuchen und bewerten die Forscher außerdem verschiedene Methoden zur Größenanpassung photokatalytisch aktiver Oberflächenschichten sowie die Frage, welcher der zahlreichen verfügbaren Photokatalysatoren am effizientesten und am besten geeignet ist, chemische Verbindungen in der Stallluft abzubauen. Eine Schlüsselrolle wird ein neues Filtersystem spielen, das die Ansammlung von Staubpartikeln auf der photokatalytischen Beschichtung reduzieren soll.
„Ziel unseres Projekts ist es, ein vollwertiges, mobiles Gerät zu entwickeln – eine echte Innovation für die Geflügelhaltung. Durch die Reduzierung des Einsatzes von Antibiotika verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass sich weitere Resistenzen entwickeln. Außerdem verringert sich die Menge an Antibiotika, die Geflügelprodukte benötigen.“ denen wir ausgesetzt sind. Das gilt auch für die Belastung von Abwässern aus der Geflügelhaltung“, erklärt der Forscher.