Forscher beleuchten die Komplexität der Abwasserbehandlung in Krankenhäusern

In einem Papier veröffentlicht in der Zeitschrift für Chemische Technologie und Biotechnologiehat ein multidisziplinäres Team aus Biologen, Chemikern, Chemieingenieuren und Umweltwissenschaftlern die Eigenschaften von Abwasserproben aus einem der größten Krankenhäuser auf Kreta untersucht und die Wirksamkeit der Wasseraufbereitung mittels photokatalytischer Behandlung nachgewiesen.

Herkömmliche Schlammabwasserbehandlungsprogramme sind für eine effektive Behandlung von Krankenhausabwässern unzureichend ausgestattet. Das Wasser gilt als hochgiftig für Ökosysteme und Menschen und kann eine Mischung aus Schadstoffen enthalten, darunter pathogene Mikroorganismen, Hormone und andere pharmazeutisch aktive Verbindungen. Am bedeutsamsten ist vielleicht, dass hohe Antibiotikakonzentrationen im Abwasser die Entwicklung antibiotikaresistenter Bakterien (ARB) begünstigen können.

Danae Venieri, Professorin des Labors für Umweltmikrobiologie an der Technischen Universität Kreta und korrespondierende Autorin der Studie, erläuterte die großen Herausforderungen, die die einzigartigen Schadstoffe im Krankenhausabwasser mit sich bringen.

Im Gespräch mit SCI sagte sie: „Die genaue Zusammensetzung hängt von den spezifischen Strömen ab, die in der Krankenhausaufbereitungsanlage zusammengeführt werden. Obwohl pharmazeutisch aktive Verbindungen, die in solchen Abwässern vorhanden sind, intakt entweichen und sich im Wasserkreislauf ansammeln können, ist dies die größte Bedrohung.“ ist möglicherweise auf die Übertragung von Antibiotika-Resistenzgenen (ARGs) zurückzuführen. Solche Gene haben im Hinblick auf ihren Nachweis in Wasserströmen weitaus weniger Aufmerksamkeit erhalten, und hier setzt unsere Arbeit an, um diese Lücke zu schließen.“

Die Übertragung dieser ARGs zwischen Bakterien ist der Mechanismus, der die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen vorantreibt, sodass ihre Anwesenheit im Krankenhausabwasser ein großes Problem für die öffentliche Gesundheit darstellt.

Venieri erklärte: „ARGs sind erst seit kurzem in den Mittelpunkt der Forschungsaktivitäten gerückt, einfach weil Forscher die Auswirkungen ihrer Existenz, wenn nicht sogar ihre Existenz als solche, ignoriert haben. Analog dazu kümmerte sich niemand um das Vorhandensein chemischer Mikrokontaminanten (z. B. Pestizide, Pharmazeutika, endokrine Disruptoren, Mikroplastik) in verschiedenen Wassermatrizen vor etwa 20 bis 30 Jahren, einfach weil niemand sie entdecken konnte.“

Die Forscher stellten fest, dass in den von ihnen analysierten Krankenhausabwasserproben, insbesondere im Abwasser der Pathologie- und Onkologieabteilung, eine hohe Toxizität und erhebliche Mengen an ARBs und ARGs auftraten. Durch den Einsatz einer als Photokatalyse bekannten Behandlungsmethode, bei der UV-A-Licht zum Abbau der Schadstoffe im Wasser eingesetzt wird, konnte in der Studie ein Rückgang der pharmazeutisch aktiven Verbindungen und Bakterien um über 80 % festgestellt werden.

Bezeichnenderweise blieb die Konzentration der ARGs jedoch auch nach der Behandlung hoch. Dennoch kommen die Autoren zu dem Schluss, dass die Kopplung der Photokatalyse an das Ende konventioneller Abwasserbehandlungsprogramme ein Schritt in die richtige Richtung ist.

Prof. Venieri erklärte, dass es drei Voraussetzungen gebe, die die Photokatalyse zu einer nachhaltigen Lösung für die Abwasserbehandlung von Krankenhäusern machen würden:

Sie bemerkte außerdem: „Ebenso wichtig ist es, politische Entscheidungsträger und Interessenvertreter auf nationaler und internationaler Ebene davon zu überzeugen, dass die Abwasserbehandlung weit über das traditionelle Belebtschlammverfahren hinausgeht. Die Sensibilisierung der Öffentlichkeit und die Aufklärung der jüngeren Generationen sind möglicherweise eine größere Herausforderung als die Lösung technischer Probleme.“

Prof. Venieri und das Team entwickeln ihre transdisziplinäre Forschung an der Schnittstelle von Wissenschaft und Technik weiter.

„Der nächste Schritt besteht darin, unsere Forschung voranzutreiben und Pilotanlagen und Anwendungen für die Vor-Ort-Behandlung von Krankenhausabwasser zu entwickeln. Eine Pilotanlage wurde bereits auf dem Gelände eines Krankenhauses auf Kreta installiert und die bisherigen Ergebnisse sind hinsichtlich der Eliminierung von Krankheitserregern und ARGs aus Krankenhausabwässern recht vielversprechend“, bemerkte Prof. Venieri.