Innovative Abwassertechnik tötet resistente Keime

Mit besonders feinporigen Membranfiltern sowie einer Kombination aus Ozonung und UV-Licht-Bestrahlung lässt sich die Verbreitung resistenter Keime über das Abwasser deutlich reduzieren. Das fanden Forschende im Verbundprojekt HyReKA heraus.

Antibiotikaresistenzen sind eine ernstzunehmende Bedrohung für die globale Gesundheit © Adobe Stock / laviejasirena

Im Abwasser tummeln sich viele Bakterien und Keime. Den meisten von ihnen machen Kläranlagen den Garaus. Doch einem Bruchteil können die gängigen Verfahren zur Reinigung des Abwassers nichts anhaben. Ungehindert gelangen sie in Flüsse und Seen. Ein großes Problem: Denn unter den Keimen sind auch antibiotikaresistente Erreger. Diese können sich in der Umwelt vermehren und ihre Resistenzgene auf andere Mikroorganismen übertragen. Im Verbundprojekt HyReKA, das seit 2016 vom Bundesforschungsministerium gefördert wird, untersuchen Forschende, wie resistente Keime in die Umwelt gelangen. Zudem erforschen sie, wie sich die Ausbreitung verringern lässt. Erste Ergebnisse stellten sie auf dem „One Health & Food Safety Congress“ in Bonn vor.

„Unsere Tests zeigen, dass zusätzliche Behandlungsschritte, wie Ozonung und feine Membranfilterverfahren, Bakterien und Resistenzgene aus dem Abwasser entfernen können“, sagt Thomas Schwartz, Abteilungsleiter am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). „Durch den Einsatz solcher Verfahren in kommunalen Kläranalgen als Schnittstelle zwischen Abwasser und Umwelt würden die Verbreitungspfade für Antibiotika-Resistenzen deutlich eingeschränkt", so der Experte.

An Hotspots könnte das Abwasser in Zukunft noch vor Ort gezielt behandelt werden

Ein weiteres Ergebnis: Besonders belastet ist das Abwasser aus Krankenhäusern oder Mastbetrieben. Hier landen nicht nur antibiotikaresistente Erreger, sondern auch große Mengen an Antibiotikarückständen im Abwasser, was die Entwicklung neuer Resistenzen begünstigt. „An solchen Hotspots könnte das Abwasser in Zukunft noch vor Ort gezielt behandelt werden, um die kommunalen Kläranlagen zu entlasten“, sagt Schwartz. So könnten unerwünschte Bakterien und Antibiotikaresistenzgene bereits eliminiert werden, ehe sie zu den Kläranlagen gelangen.

Waschbecken, Duschen, Toiletten und Spülen medizinischer Einrichtungen sind besonders belastet

Zugleich entwickeln die Forschenden im HyReKA-Projekt schlagkräftige Gegenmaßnahmen für das Hygienemanagement von Krankenhäusern und Pflegeheimen. „Es zeigte sich, dass in den Abflüssen von Waschbecken, Duschen, Toiletten und Spülen medizinischer Einrichtungen ein bislang übersehenes und hochriskantes Reservoir für antibiotikaresistente Erreger und Resistenzgene im direkten Umfeld von Patienten existiert. Hiervon geht nachweislich ein Übertragungsrisiko für besonders gefährdete Patienten aus“, sagt Martin Exner, Direktor des Instituts für Hygiene und Öffentliche Gesundheit am Universitätsklinikum Bonn. „Dem sollte in Zukunft durch gezielte Maßnahmen bei Planung und Bau sowie durch spezielle Hygienevorschriften für klinische Einrichtungen entgegengewirkt werden.“ Neben dem besseren Schutz der Patienten könnte so auch die Entstehung neuer resistenter Stämme kontrolliert und dadurch die Wirksamkeit von Antibiotika über einen längeren Zeitraum erhalten werden.

Antibiotikaresistenzen sind eine ernstzunehmende Bedrohung für die globale Gesundheit

Die Forschenden schließen mit ihrem Projekt eine zentrale Wissenslücke. Denn bisher war unklar, wie genau die Keime in die Umwelt gelangen. Die im Projekt entwickelten Verfahren könnten langfristig dazu beitragen, die globale Gesundheit zu verbessern, die durch Antibiotikaresistenzen ernstzunehmend bedroht wird. Allein multiresistente Tuberkulose-Erreger lösen weltweit etwa 500.000 Infektionen pro Jahr aus. In Deutschland infizieren sich jährlich bis zu 35.000 Patienten medizinischer Einrichtungen mit multiresistenten Krankheitserregern. Das Bundesforschungsministerium hat das Problem frühzeitig erkannt und wird der Forschung zu Antibiotikaresistenzen weiterhin den Rücken stärken – durch Projekte wie HyReKA oder die internationale Zusammenarbeit im Global Antimicrobial Resistance Research and Development Hub. Über diese Plattform identifizieren die Partnerländer wichtige Forschungs- und Entwicklungsaufgaben und stimmen gemeinsam den Einsatz ihrer Ressourcen ab. Dadurch soll die Entwicklung neuer Therapien und Diagnostika für resistente Infektionen noch effizienter gefördert werden.

An dem seit 2016 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt arbeiten Forschende aus den Bereichen Krankenhaushygiene, Medizin, Biologie und Chemie sowie den Agrarwissenschaften und der Siedlungs- und Abwasserwirtschaft eng zusammen mit Bundesbehörden und Praktikern. Das BMBF unterstützt das Projekt als Teil der Fördermaßnahme RiSKWa (Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf) bis Mitte 2019 mit etwa 7,4 Millionen Euro.

One Health & Food Safety Congress

Der internationale One Health & Food Safety Congress findet vom 18. – 19. September 2018 an der Universität Bonn statt. Experten aus Human- und Veterinärmedizin, Agrar- Umwelt- und Ernährungswissenschaften diskutieren hier sektorenübergreifende Herausforderungen der öffentlichen Gesundheit und Nahrungsmittelsicherheit. Der Begriff „One Health“ steht für einen ganzheitlichen, interdisziplinären Ansatz, der die komplexen Zusammenhänge zwischen der Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt auf regionaler und globaler Ebene beschreibt. Mit der Förderung des Projektes HyReKA trägt das BMBF zur Lösung international bedeutender Fragestellungen in diesem Zusammenhang bei. HyReKA ist mit einer eigenen Session am 19. September auf dem Kongress vertreten.