Räuberische Bakterien geben Hoffnung auf chlorfreies Trinkwasser

In einer einzigartigen Studie, die an Trinkwasserleitungen in Schweden durchgeführt wurde, testeten Forscher der Universität Lund und des örtlichen Wasserversorgers, was passieren würde, wenn Chlor im Trinkwasser weggelassen würde. Das Ergebnis? Natürlich gab es eine Zunahme der Bakterien, aber nach einer Weile geschah etwas Überraschendes: Ein harmloses Raubbakterium wuchs in großer Zahl und fraß die meisten anderen Bakterien. Die Studie legt nahe, dass Chlor nicht immer benötigt wird, wenn die Filterung effizient ist – und dass möglicherweise in Zukunft räuberische Bakterien zur Wasserreinigung eingesetzt werden könnten.

So wie der menschliche Darm eine reiche Bakterienflora enthält, gedeihen viele Arten von Bakterien in unserem Trinkwasser und den Rohren, die sie transportieren. Auf der Innenseite der Rohrwände befindet sich eine dünne, rutschige Schicht, ein sogenannter Biofilm, der Bakterien schützt und unterstützt. Diese Bakterien haben sich an das Leben in der Gegenwart von Chlor angepasst, dessen Hauptaufgabe ansonsten darin besteht, Bakterien abzutöten, insbesondere Bakterien, die Menschen krank machen können.

Ein gewöhnliches Glas Trinkwasser enthält viele harmlose Bakterien. Allerdings ist Chlor, das im untersuchten Rohrleitungssystem in Form von Monochloramin zugesetzt wurde, nicht ganz unproblematisch.

„Chlor ist ein wirksames Mittel, um das Wachstum von Bakterien zu minimieren, es besteht jedoch das Risiko möglicher gesundheitlicher Auswirkungen durch Nebenprodukte, die mit dem Chlor entstehen. Chlor wurde mit Krebs und fetalen Schäden in Verbindung gebracht, und es wird daher untersucht, ob Chlor durch andere Methoden ersetzt werden könnte.“ relevant“, sagt Catherine Paul, außerordentliche Professorin für Wasserressourcentechnik und Angewandte Mikrobiologie an der Universität Lund. Sie hat viele Jahre damit verbracht, die Mikroflora von Trinkwasser und Biofilm sowie verschiedene Prozesse zur Herstellung von Trinkwasser zu untersuchen.

Zusammen mit dem Doktoranden Tage Rosenqvist und anderen Forschern von Applied Microbiology, Vatten och miljö i väst AB (Vivab), Sweden Water Research AB und der Swedish Defense Research Agency veröffentlichte Paul kürzlich eine Studie in der Zeitschrift npj Sauberes Wasser. Der Artikel basiert auf einer mehrjährigen Überwachung der Bakterienflora in Trinkwasser und Rohren in Varberg, Schweden.

„Die Zusammenarbeit, die wir zwischen Wissenschaft, Industrie und Regierungsorganisationen hatten, ist etwas ganz Besonderes. Wir verfügen über verschiedene Arten von Schlüsselkompetenzen und die Tatsache, dass die Studie in einem realen System durchgeführt wurde, macht die Ergebnisse für Praktiker anwendbar, als wenn wir nur Laboruntersuchungen durchgeführt hätten.“ Studium“, erklärt Paul.

Unser Trinkwasser wird derzeit in mehreren Stufen gereinigt. Abhängig von der Art des Wassers verwenden Unternehmen verschiedene Arten von Filtern und UV-Licht, aber die letzte Stufe ist fast immer die Zugabe von Chlor.

In Varberg wurde Chlor im Jahr 2020 durch die Installation einer Ultrafiltration entfernt, einem Filter, der mit einem extrem feinmaschigen Sieb verhindert, dass schädliche Mikroorganismen aus Seen und Grundwasser eindringen. Da nur sehr wenige Bakterien ins Trinkwasser gelangten, galt Chlor als überflüssig, auch wenn die Folgen für die Bakterienflora nicht bekannt waren.

Die Forscher entnahmen über einen Zeitraum von sechs Monaten Wasserproben zur Analyse, und zwar an verschiedenen Stellen im Netzwerk, zu mehreren Zeitpunkten vor und nach dem Absetzen des Chlors. Im Labor wurden die DNA-Sequenzen, die alle Bakterien im Wasser benennen, durch Filtration identifiziert und mit Datenbanken verglichen, um das Mikrobiom-Rätsel zu vervollständigen. Ein Jahr später gingen die Forscher zurück und nahmen neue Proben, um zu bestimmen, wie das endgültige Mikrobiom aussah.

„Es ist, als ob ein neues Restaurant eingezogen wäre. Chloramin tötet bestimmte Bakterien ab, aber wir konnten sehen, dass es andere Bakterien ernährte. Während des Zeitraums konnten wir sehen, wie sich das Bakterienbuffet veränderte“, sagt Paul.

Als das Chlor verschwand, verhungerten bestimmte Bakterienarten, während andere wuchsen und gediehen. Die größte Überraschung für die Forscher kam im dritten chlorfreien Monat, als beobachtet wurde, dass die Zahl bestimmter Bakterien drastisch zurückgegangen war. Und eine besondere Bakterienart hatte zugenommen: nämlich das Raubbakterium Bdellovibrio.

„Genau diese Art von Bakterien haben wir in früheren Untersuchungen dieses Trinkwassernetzes noch nicht gesehen. Sie lag wahrscheinlich im Biofilm verborgen, bekam aber jetzt Gelegenheit. Für uns Menschen ist sie völlig harmlos“, sagt Paul.

Die Einschätzung, dass Chlor mit der Einführung des Ultrafilters überflüssig geworden sei, erwies sich daher als richtig.

Das primäre Interesse bestand jedoch nicht darin, die Ergebnisse des Ultrafilters zu untersuchen, der eine recht teure Lösung darstellt. Vielmehr ging es darum, die verborgene Mikroflora in den Trinkwasserleitungen besser zu verstehen. Könnte es letztlich vielleicht möglich sein, anstelle von Chlor eine Mischung aus Bakterien hinzuzufügen?

„Weitere Studien sind erforderlich, um besser zu verstehen, wie die Natur in städtischen und bebauten Umgebungen funktioniert. Ich würde wirklich gerne wissen, wie sich alle Trinkwasserbakterien auf uns auswirken. Sie sind nicht schädlich, aber könnten sie sogar gut für uns sein?“

„Unsere Schlussfolgerung ist daher, dass es möglich ist, sicheres und sauberes Trinkwasser ohne Chlor zu haben. Wir konnten kein erhöhtes Risiko feststellen, was für den Wasserversorger und seine Kunden natürlich sehr wichtig war.“

Neben der in Varberg verwendeten Art der Ultrafiltration gibt es noch andere Möglichkeiten, Wasser ohne Chlor zu reinigen, beispielsweise UV-Licht oder Biofilter.

„Jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile. UV-Licht ist eine effektive Methode, aber ein Nachteil ist, dass die Lampen viel Energie verbrauchen. Biofilter benötigen oft überhaupt keine Energie, nehmen aber viel Platz ein. Ultrafilter schon.“ teuer. Viele Trinkwasseraufbereitungsanlagen in Schweden reinigen Wasser mit einer Kombination verschiedener Methoden. Unsere Studie zeigt jedoch, dass Chlor nicht unbedingt erforderlich ist, wenn man andere Strategien zur Bekämpfung und Überwachung von Bakterien hat“, schließt Paul.