Neue Forschung zeigt, dass Kläranlagen „krank werden“ können

Genau wie Menschen können Kläranlagen durch Virenbefall erkranken. Jetzt zeigen neue Forschungsergebnisse der Chalmers University of Technology, Schweden, die Auswirkungen auf die Umgebung, falls sich die Pflanze erkältet.

Der effiziente Betrieb von Kläranlagen ist ein wesentlicher Bestandteil der modernen Gesellschaft. In der Abwasserwirtschaft wird die „Arbeit“ von Kläranlagen oft von mikroskopisch kleinen Bakterien verrichtet. Biologische Prozesse, die von diesen Bakterien durchgeführt werden, verwandeln das Abwasser in gereinigtes Wasser, das sicher in die Umwelt eingeleitet werden kann. Im Wesentlichen bauen die Bakterien die Schadstoffe ab und reinigen das Wasser, wodurch die Anlage effizient läuft.

„Eine große Kläranlage hat Milliarden von Bakterien, die in einem Behandlungsprozess arbeiten, der ‚Belebtschlamm‘ genannt wird. Die Bakteriengemeinschaften sind ständig Viren ausgesetzt, die sie infizieren, daher stellten wir uns die Frage, ob der Prozess periodisch stärker exponiert werden kann und was passiert dann“, sagt Oskar Modin, Professor am Department of Architecture and Civil Engineering der Chalmers University of Technology, Schweden.

Oskar Modin und seine Kollegen maßen die Konzentration von Viruspartikeln, die aus vier verschiedenen Kläranlagen in Schweden freigesetzt wurden, und verglichen diese mit der Menge an organischem Kohlenstoff, die gleichzeitig freigesetzt wurde. Diese Beziehung zwischen Virus und Abwasserqualität ist ein erster Schritt zum Verständnis der Auswirkungen einer Virusinfektion auf eine Kläranlage.

„Kranke“ Kläranlagen können die aquatischen Ökosysteme beeinträchtigen

Aus der Studie haben die Forscher gezeigt, dass es eine klare Beziehung zwischen der Viruskonzentration und der Menge an gelöstem organischem Kohlenstoff im Abwasser gibt. Dies liegt daran, dass Viren die Konzentration auf zwei Arten beeinflussen könnten, erstens, weil sie selbst Kohlenstoff enthalten, und zweitens, weil sie Wirtsbakterienzellen aufbrechen, wodurch Kohlenstoff freigesetzt wird.

„Als wir Viruspartikel im Wasser gemessen haben, haben wir einen Zusammenhang zwischen Viren und organischem Kohlenstoff gefunden – war mehr von dem einen da, war auch mehr von dem anderen“, sagt Oskar Modin.

Mehr gelöster organischer Kohlenstoff im Abwasser bedeutet, dass mehr Sauerstoff von Mikroorganismen in den umgebenden Gewässern, in die das Abwasser eingeleitet wird, verbraucht wird. Dies könnte potenziell negative Auswirkungen auf die aquatischen Ökosysteme in der Nähe haben.

Daher gibt es strenge Vorschriften für Kläranlagen, um niedrige Konzentrationen an biologisch abbaubarem organischem Kohlenstoff in ihrem Abwasser zu erreichen. Ein geringer Anstieg von organischem Kohlenstoff innerhalb der Anlage kann auch zu einem erhöhten Ressourcenverbrauch führen, einschließlich Geld, Energie und Materialien, in Verfahren zur Desinfektion und Entfernung von Arzneimitteln, die in Kläranlagen in einigen Teilen der Welt eingesetzt werden. Organischer Kohlenstoff im Wasser beeinträchtigt die Effizienz dieser Prozesse.

Kein Infektionsrisiko für den Menschen

Viren sind auf einen Wirt angewiesen, um sich zu replizieren. Da biologische Abwasserbehandlungsprozesse eine hohe Konzentration aktiver Bakterien aufweisen, die als Wirte dienen können, gibt es viele Viren, die diese Bakterien infizieren können. Dies führt zu einer Nettozunahme von Viruspartikeln, wenn das Abwasser durch eine Anlage fließt.

„Viren sind oft auf eine bestimmte Spezies spezialisiert, was bedeutet, dass Menschen und Bakterien nicht mit demselben Virus infiziert werden können. Die Viren, die in einer Kläranlage ‚erzeugt‘ werden, infizieren also nicht Menschen, sondern befallen nur mikrobielle Gemeinschaften.“ Ein möglicher Weg zur Beeinflussung der Virenmenge in Kläranlagen könnte darin bestehen, die Betriebsweise der Kläranlage anzupassen Wir haben in der Studie Unterschiede zwischen den Kläranlagen festgestellt, die unserer Meinung nach mit der Gestaltung oder Steuerung der biologischen Behandlungsverfahren zusammenhängen könnten “, sagt Oskar Modin.

Die Forschungsarbeit wurde veröffentlicht in Wasserforschung X.