Entfernung multiresistenter Bakterien aus dem Abwasser

Multiresistente Bakterien haben gelernt, die Behandlung mit Antibiotika zu überleben, indem sie Abwehrmechanismen entwickelt haben. Nicht alle von ihnen sind für den Menschen gefährlich. Dennoch sind diese Bakterien in der Lage, ihre Resistenzgene auf krankheitserregende Krankheitserreger zu übertragen. Auf diese Weise steigt die Zahl der resistenten Keime in der Umwelt. „Wenn sich die Bakterien ausbreiten, haben Menschen häufiger Kontakt mit ihnen. Wenn wir nicht gegen die Ausbreitung vorgehen, wird die Zahl der wirksamen Antibiotika sinken und es wird letztendlich nur wenige oder keine Stoffe geben, mit denen wir eine Krankheit bekämpfen können“, sagt Professor Thomas Schwartz vom Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG) des KIT.

Der Mikrobiologe und sein Team untersuchen Gewässer auf die Häufigkeit und Verbreitung klinisch relevanter Antibiotikaresistenzen und Bakterien, die für Menschen mit geschwächtem Immunsystem, Kleinkinder und ältere Menschen gefährlich sein können. „Mit dem Abwasser aus Krankenhäusern, Pflegeheimen, Wohnbereichen, Schlachthöfen und der Landwirtschaft gelangen resistente Bakterien in die Kläranlagen. Hier haben wir Bakterien nicht nur an den Eingängen, sondern auch an den Ausgängen nachgewiesen“, sagt Schwartz. Daher entfernen die heutigen Abwasserbehandlungsverfahren nur einen Teil der Bakterien, während der Rest zusammen mit dem aufbereiteten Wasser in Flüsse und Bäche eingeleitet wird.

Aus diesem Grund testen und bewerten die Wissenschaftler verschiedene Methoden zur Beseitigung dieser kritischen Krankheitserreger in Kläranlagen: eine Ultrafiltrationsanlage, eine Ozon- und UV-Behandlung, eine Kombination aus beidem und eine Aktivkohlebehandlung. „Bei der Ultrafiltration durchströmt das Wasser extrem feine Membranabschnitte und die Menge an antibiotikaresistenten Bakterien kann so weit reduziert werden, dass sie kaum noch nachweisbar sind. Die Ozonbehandlung, auch in Kombination mit UV-Strahlung, ermöglicht eine kleinere, aber dennoch vielversprechende Keimreduzierung. Bei Aktivkohle haben wir keine effiziente Veränderung, d.h. keine Reduktion gefunden“, sagt der Mikrobiologe.

Innerhalb von HyReKA planen die Wissenschaftler, das Ultrafiltrationssystem zur Reife zu bringen und die Ozon- und UV-Behandlung zu optimieren, um die Reduktionseffizienz zu erhöhen. Darüber hinaus haben die Wissenschaftler des KIT ein Bewertungskonzept für die einzelnen Verfahren erstellt, so dass die Untersuchungsparameter auch auf andere Abwasserbehandlungsverfahren angewendet werden können. „Auf diese Weise könnten wir Krankenhäusern, Pflegeheimen oder landwirtschaftlichen Einrichtungen, bei denen auch das Risiko resistenter Bakterien hoch einzuschätzen ist, mit diesen Technologien die Belastung der kommunalen Kläranlagen reduzieren“, sagt Schwartz.

HyReKA

HyReKA ist die Abkürzung für „Biologisch und hygienisch-medizinische Relevanz und Kontrolle antiobiotikaresistenter Krankheitserreger in klinischen, landwirtschaftlichen und kommunalen Abwässern und deren Bedeutung in Rohwässern“. Das Projekt soll aktiv zum umweltbezogenen Gesundheitsschutz der Bevölkerung beitragen. Ziel ist es, die Ausbreitung von antibiotikaresistenten Bakterien und Antibiotikarückständen zu untersuchen, deren Verbreitungswege, Risikopotenziale und Übertragungsrisiken abzuschätzen, technische Abwasserbehandlungsverfahren für Kläranlagen zu entwickeln und Handlungsempfehlungen abzuleiten. Im Rahmen des Projekts arbeiten Forscher verschiedener Disziplinen wie Medizin, Biologie, Geographie, Ingenieurwissenschaften, Agrarwissenschaften, Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelwissenschaften mit Partnern aus kommunalen Wasserwirtschaftsunternehmen und der Industrie zusammen.

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