Hayley Todesco nimmt an naturwissenschaftlichen Wettbewerben teil, seit sie neun Jahre alt ist. Jetzt, mit 18, hat sie den Stockholm Junior Water Prize für die Entdeckung einer schnelleren Methode zur Extraktion giftiger Säuren aus Ölsand-Auffangbecken in ihrer Heimat Kanada gewonnen. Ihre Lösung könnte den Zeitaufwand enorm reduzieren, der zum biologischen Abbau dieser Giftstoffe erforderlich ist – von Hunderten von Jahren auf einige Jahrzehnte.
Die Ölgewinnung aus Ölsand findet in Kanada in enormem Ausmaß statt, vor allem im Bundesstaat Alberta, der Heimat von Hayley Todesco. Bei einigen Gewinnungsmethoden entstehen gigantische Auffangbecken mit hohen Schadstoffkonzentrationen, die eine potentielle Gefahr für das Grundwasser, die Tierwelt und die stromabwärts liegenden Gemeinden darstellen.
„Die Unternehmen fördern den Ölsand und lösen das Öl aus dem Sand, hierbei entstehen große Mengen Abfall“, erklärt Todesco. „Dieser landet dann in gigantischen Auffangbecken. Leider sind diese Becken nicht ausgekleidet, was zu Grundwasserproblemen führt.“
Todescos Lösung des Problems basiert auf einer Sandfiltertechnologie, die bereits an vielen Orten der Welt zur Reinigung von Trinkwasser verwendet wird. „In den Becken gibt es große Mengen von Bakterien und Verunreinigungen, daher ging es bei meinem Projekt darum, Bakterien zu finden, die in den Becken überleben können und deren Wachstum in diesen Sandfiltern extrem zu beschleunigen“, erklärt sie. „Sobald die Bakterien wachsen, können sie die in den Auffangbecken vorkommenden Giftstoffe zersetzen.“
Bislang kann Todescos Forschung beeindruckende Ergebnisse vorweisen. „Ich stellte fest, dass die Bakterien innerhalb einer Woche praktisch alle Naphtensäuren zersetzt hatten, die den größten Teil der Giftstoffe in den Becken ausmachen“, erklärt sie. „Wenn man 400 Bioreaktoren in der Größe eines olympischen Schwimmbeckens in den Ölsandflächen errichten würde, was lediglich einem Bruchteil der Größe der Auffangbecken entspricht, könnten die Naphtensäuren innerhalb von weniger als 19 Jahren komplett beseitigt werden. Mit den gängigen Methoden würde dies im Durchschnitt 264 Jahre dauern. Hier geht es darum, ein Umweltproblem in zwei Jahrzehnten zu beseitigen, das andernfalls über Jahrhunderte besteht.“
Die Naphtensäuren werden während des Ölgewinnungsprozesses in Wasser gelöst. „Naphtensäuren töten alle Wasserorganismen außer Bakterien: Amphibien, Vögel und Fische“, fährt Todesco fort. „Ein Fisch stirbt bereits bei einer Konzentration von 5 ppm Naphtensäure, in den Auffangbecken liegt die Konzentration bei 100 ppm, d. h. sie sind wirklich tödlich. Daher entsteht dort, wo sich Auffangbecken befunden haben, auch für Jahrhunderte keine neue Vegetation – was zurück bleibt, ist eine durchgehende Schlammfläche.“
Bereits in jungen Jahren wissenschaftlich interessiert
Todescos Interesse für Wasser wuchs aus ihrem Engagement für Umweltfragen und ihrer Vorliebe, im Sommer in den Seen von British Columbia zu schwimmen. „Ich habe an naturwissenschaftlichen Wettbewerben teilgenommen, seit ich neun Jahre alt war und jedes Jahr stellte ich ein anderes Umweltproblem vor“, erzählt sie. „In der 8. Klasse arbeitete ich mit Sonnenenergie und in der 9. Klasse begann ich, mich mit Wasserproblemen zu beschäftigen. Seit dieser Zeit konzentriere ich mich ausschließlich auf Themen, die mit Wasser zu tun haben.“
Ihr aktuelles Forschungsprojekt begann sie im Alter von 16 Jahren. Hierzu kaufte sie von ihrem eigenen Geld in der örtlichen Zoohandlung Teichpumpen und Aquariensand. Ihr Forschungsinteresse nahm viele Stunden nach der Schule und während der Schulferien in Anspruch. „Ich habe zwei Jahre meine Frühjahrsferien im Labor der University of Calgary verbracht, d. h. ich hatte seit meinem 15. Lebensjahr keine Frühlingsferien mehr“, erzählt sie weiter.
Die Idee für ihr Projekt bekam sie, als sie sich an ein Programm aus der Grundschule erinnerte, bei dem Geld für einen wohltätigen Zweck, und zwar für die Installation von Sandfiltern zur Trinkwasserreinigung in Entwicklungsländern, gesammelt wurde. „Zum Schulprojekt gehörte, dass man einen Brieffreund aus einem Ort bekam, an dem die Filter installiert wurden“, fährt sie fort. „Zwei Jahre später fand ich meine Brieffreundin auf Facebook wieder, als ich auf der Suche nach einem Projekt war. In diesem Zusammenhang kam mir die Idee, Sandfilter in den Auffangbecken einzusetzen.“
Eine Zukunft in der Mikrobiologie
Nachdem ihr der Stockholm Water Prize von I.K.H. Kronprinzessin Victoria von Schweden überreicht worden war, nahm Todesco zusammen mit den anderen Finalisten aus der ganzen Welt an einer Führung durch Xylems Produktinnovationslabor teil. „Es ist fantastisch, dass Xylem den Preis sponsert“, sagt sie, „das hat mir und anderen Finalisten so viele Vorteile gebracht. Die Pumpen ein Stockwerk tiefer zu sehen, ist fantastisch“.
Todesco studiert derzeit Mikrobiologie an der University of Alberta und plant, die nächsten vier Jahre weiter an ihrem Projekt zu forschen. Erst einmal wurde sie jedoch gerade als einer der globalen Finalisten der Google Science Fair 2014 gelistet.
„Meine Mutter meint, ich sollte eine Website für mein Projekt machen, da ich so viel Zeit darin investiere“, erzählt Todesco. „Für die Google Science Fair erstellt man für sein Projekt eine Website, d.h. jeder kann teilnehmen. Ich wurde als einer der 30 Besten der Welt in meiner Altersgruppe gewählt und ich dachte nicht, dass ich weiterkommen würde, aber vor drei Wochen kam ich unter die 5 Besten der Welt in der ältesten Altersgruppe.
In zwei Wochen fliege ich nach Kalifornien, um bei Google mit Astronauten zu sprechen, mal sehen, ob ich gewinne. Im nächsten Monat geht es in meinem Leben um Prinzessinnen und Astronauten. In den acht Jahren, in denen ich an naturwissenschaftlichen Wettbewerben teilgenommen habe, gewann ich meist eine kleine Medaille von Calgary und das war es dann. Aber seit kurzem passiert jede Menge. Es ist fantastisch, dass ich für meine Arbeit anerkannt werde.“
Hayley Todesco gewinnt Google Science Fair in ihrer Altersgruppe!