Acesulfam ist ein Süßstoff in zuckerfreien Getränken und Lebensmitteln. Da es im menschlichen Körper nicht verstoffwechselt werden kann, gelangt der Süßstoff nach dem Verzehr ins Abwasser und bleibt auch in Kläranlagen weitgehend unversehrt. Eine neue Studie der Universität Wien zeigt, dass die Persistenz des Süßstoffs mit der Temperatur variiert, da die Konzentration des Süßstoffs im Abwasser mit den Jahreszeiten variiert.
Das Team der Umweltgeowissenschaften analysierte, wie Grundwasserströmungen anhand dieser jahreszeitlichen Schwankungen verfolgt werden können. Da Reste des Süßstoffs ins Trinkwasser gelangen, dient Acesulfam als Indikator für Herkunft und Zusammensetzung unseres Trinkwassers. Die Studie wurde jetzt im Fachblatt veröffentlicht Wasserforschung.
Der Zuckeraustauschstoff Acesulfam ist einer der am häufigsten verwendeten Süßstoffe in Europa. Es ist fast 200-mal süßer als Zucker und temperaturstabil, wodurch es sich zum zuckerfreien Backen und zum Süßen der meisten Diätlimonaden eignet. Da der menschliche Körper den Stoff nicht verstoffwechselt, gelangt er bei Verzehr in großen Mengen ins Abwasser und verbleibt dort auch nach der Behandlung, allerdings in schwankender Konzentration.
Die neue Studie der Universität Wien zeigt, dass der Stoff je nach Temperatur über das Jahr unterschiedlich stark abgebaut wird. „Lange Zeit ging man davon aus, dass das Kaliumsalz des Acesulfams in Kläranlagen überhaupt nicht abgebaut wird. Das gilt auch heute noch, aber nur in der kalten Jahreszeit“, erklärt Thilo Hofmann, stellvertretender Leiter des Zentrums für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaften an der Universität Wien.
„Es gab bereits erste Hinweise, dass im Sommer ein zumindest teilweiser biologischer Abbau stattfindet. Das können wir in unserer Studie belegen und systematisch über einen längeren Zeitraum zeigen, wie sich die Konzentration des Süßstoffs im Wasser mit den Jahreszeiten verändert.“
Süßstoff Acesulfam: Indikator für die Fließwege von in Kläranlagen behandeltem Abwasser
Acesulfam ist ein weit verbreiteter Indikator für Abwassereinleitungen in Oberflächengewässer und Grundwasser: Da dieser Süßstoff sowohl in Kläranlagen als auch in der Umwelt – nachdem er mit dem gereinigten Abwasser in Gewässer eingeleitet wurde – nicht vollständig abgebaut wird, ist ein Nachweis der Substanz erforderlich im Wasser gibt an, wie viel gereinigtes Abwasser in Grundwasser, Flüsse oder Seen gelangt ist.
„Wer den Spuren des Stoffes folgt, kann letztlich die Fließwege des Abwassers und seine Vermischung mit dem Grundwasser nachvollziehen“, erklärt Hofmann. Mit dem Wissen um saisonale Schwankungen im Abbau der Substanz wird Acesulfam zu einem noch aussagekräftigeren Tracer.
Computermodelle von Grundwasserströmungen ermöglichen die Risikoprävention
„Unsere Studie zeigt, dass die saisonal schwankende Konzentration von Acesulfam genutzt werden kann, um die Prozesse im Untergrund, also Grundwasserströmungen, besser zu visualisieren und zu verstehen“, sagt Hofmann. Abwasserinhaltsstoffe im Trinkwasser können ebenso erfasst werden wie die Fließgeschwindigkeit des Grundwassers und die Mischungsverhältnisse von Grund- und Flusswasser.
Die Umweltgeowissenschaftler werteten Fluss- und Grundwasserproben aus, die in einem Voralpeneinzugsgebiet über acht Jahre regelmäßig gesammelt wurden. Das Forschungsteam verknüpfte seine Analysen mit Computermodellen, die Wasserströmungen im Untergrund berechnen. „Solche Computermodelle sind der Schlüssel zur Risikoprävention, denn mit ihnen lässt sich verstehen, wie viel Flusswasser und wie viel Grundwasser in das Trinkwasser der Bevölkerung gelangen und wie der Betrieb von Wasserwerken optimiert werden kann“, ergänzt der Leiter der Forschungsgruppe .
Spuren des Süßstoffs gelangen ins Trinkwasser
Der Süßstoff Acesulfam legt somit eine Spurenspur vom Abwasser über Fluss- und Grundwasser bis hin zu unserem Trinkwasser. „Dass Acesulfam nicht abgebaut wird, ist für uns Hydrogeologen grundsätzlich gut, weil wir daraus wertvolle Erkenntnisse ziehen können“, sagt Hofmann.
Er fügt hinzu: „Diese Tatsache macht uns aber auch bewusst, dass sich unser Lebensstil im Abwasser und damit auch im Trinkwasser widerspiegelt: Der von uns konsumierte Zuckerersatz landet – wenn auch natürlich stark verdünnt – wieder in unserem Trinkwasser.“
Mehr Informationen:
Miguel Angel Marazuela et al, Der saisonale biologische Abbau des künstlichen Süßstoffs Acesulfam verbessert seine Verwendung als transienter Abwasser-Tracer, Wasserforschung (2023). DOI: 10.1016/j.waters.2023.119670