Innovative Abwassertechnik tötet resistente Keime

Kläranlagen spielen eine wichtige Rolle bei der Reinigung von Schmutzwasser und tragen zu einer sauberen Umwelt bei. Ein Problem in Abwässern sind antibiotikaresistente Bakterien, die sich bislang mit Hilfe von hergebrachten Reinigungsverfahren nicht bekämpfen ließen. Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts fanden Forschende heraus, dass sich die Verbreitung resistenter Keime über das Abwasser mit einer innovativen Methode deutlich reduzieren lässt.

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 (Antibiotikaresistenzen im Wasserkreislauf), das seit 2016 vom BMBF gefördert wird, untersuchen Forschende, wie resistente Keime in die Umwelt gelangen. Zudem erforschen sie, wie sich die Ausbreitung verringern lässt.

"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 Kläranlagen als Schnittstelle zwischen Abwasser und Umwelt würden die Verbreitungspfade für Antibiotika-Resistenzen deutlich eingeschränkt", so der Experte.

Abwasser in Zukunft noch vor Ort gezielt behandeln

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.

Medizinische 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 bedrohen 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 Forschungsministerium geförderten HyReKa-Projekt arbeiten Forschende aus den Bereichen Krankenhaushygiene, Medizin, Biologie und Chemie, Agrarwissenschaften sowie der Siedlungs- und Abwasserwirtschaft eng mit Bundesbehörden und Praktikern zusammen. 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.

Unter deutscher Präsidentschaft haben die Staats- und Regierungschefs der G20-Staaten 2017 in Hamburg Maßnahmen zur Bekämpfung von Antibiotika-Resistenzen in ihrer Abschlusserklärung beschlossen. Diese Resistenzen seien eine "zunehmende Bedrohung für die öffentliche Gesundheit und das Wirtschaftswachstum".

Erklärung der Staats- und Regierungschefs anlässlich des G20-Gipfels in Hamburg 2017 (Punkt 22. Bekämpfung antimikrobieller Resistenzen)

Die G20 Gesundheitsministerinnen und –minister haben am 20. Mai 2017 in Berlin eine Erklärung verabschiedet, in der sie ihre Besorgnis über die Folgen der Antibiotikaresistenzen für die Gesundheit zum Ausdruck brachten.