Wissenschaft Corona-Nachweis im Abwasser: "Messergebnisse spiegeln aktuelles Infektionsgeschehen"

Einen Überblick über das Corona-Infektionsgeschehen auch ohne Tests an Einzelpersonen. Das könnte das Ergebnis eines Forschungsprojekts der Bauhaus-Universität Weimar sein. Zusammen mit der Firma Analytik Jena tüfteln die Forscher an einem Prozess, mittels Abwasser-Proben aus Kläranlagen in ganz Thüringen zu verwertbaren Daten zu kommen. Noch bis August läuft das Projekt – dann soll auch feststehen, wie Gesundheitsämter und Robert-Koch-Institut von der Abwasser-Analyse profitieren können.

Eine Kläranlage
Aus dieser Brühe, wo vor der biologischen Behandlung gerade Sand herausgefiltert wird, wird die Probe für die Corona-Analyse entnommen. Bildrechte: MDR/Florian Girwert

Abwassermeister Christian Iseke lässt sich von Klärwärter Steffen Eggert helfen. Zusammen öffnen die beiden den Schrank. Der steht neben dem Sandfang der Kläranlage Bernterode nahe Breitenworbis. Über eine Leitung führt aus dem stinkenden Abwasser einige Meter tiefer nach oben in den Schrank. Alle fünf Minuten wird eine kleine Probe aus dem Wasser gezogen und wandert vollautomatisch in eine der zwölf dickwandigen Plastik-Flaschen, die in drei Vierer-Reihen im Schrank stehen. Eine ausgeklügelte Mechanik macht es möglich, dass alle zwei Stunden die Flasche gewechselt wird. Iseke und Eggert schütten alle Flaschen zusammen in einen Eimer und rühren kräftig um. Dann füllen sie aus dem Gemisch 2 Flaschen ab. "Eine geht ins Labor nach Jena, eine an die Bauhaus-Uni in Weimar", sagt Iseke.

Entscheidend ist, dass wir über einen langen Zeitraum mit einer gleichen Systematik die Proben erheben.

Silvio Beier Bauhaus-Universität Weimar

Ohnehin überwacht die Kläranlage den Abwasserstrom ständig, um etwa umweltbelastenden Havarien schnell auf die Spur zu kommen. "Das merken wir zum Bespiel daran, wenn der Sauerstoffgehalt im Wasser plötzlich stark sinkt." All das laufe aber einfach weiter, auch wenn die Flaschen geleert werden. Oliver Thiele, Geschäftsleiter des Wasser- und Abwasserzweckverbands "Eichsfelder Kessel" findet, das sei kaum zusätzlicher Aufwand. Ständige Überwachung des Abwassers im Zu- und Ablauf der Kläranlagen seien ohnehin Pflicht. "Wir machen das sozusagen ehrenamtlich."

Abwasser von mehr als einer Million Thüringer

In 23 Kläranlagen in ganz Thüringen passiert das derzeit ein Mal pro Woche. Das Abwasser all dieser Anlagen kommt von insgesamt mehr als 1 Million Thüringer. Und was vermeintlich nur stinkt und binnen vier oder fünf Tagen gereinigt in einen Fluss geleitet werden soll, gilt dem Freistaat Thüringen als Daten-Schatz. Das Abwasser wird in zwei Laboren, unter anderem an der Bauhaus-Uni in Weimar, gefiltert, konzentriert und dann einem PCR-Test unterzogen.

Im Abwasser lassen sich nämlich allerlei Dinge nachweisen. Längst bekannt sind zum Beispiel die Nachweise von Drogen-Rückständen, mit denen sich Rückschlüsse auf den Konsum illegaler Substanzen in einer Region ziehen lassen. Und eben auch auf den Stand der Corona-Infektionen. Vorteil dabei: Niemand muss individuell getestet werden, es braucht keine Stäbchen in Nasen und nur wenige PCR-Tests, weil quasi eine große Probe statt vieler kleiner genommen wird.

Abwassermeister Christian Iseke
Abwassermeister Christian Iseke vom Wasser- und Abwasserzweckverband "Eichsfelder Kessel" entnimmt eine Abwasserprobe. Einmal pro Woche wird die Probe abgeholt. Bildrechte: MDR/Florian Girwert

Proben müssen gut vergleichbar sein

"Wir haben zunächst alle Kläranlagen-Standorte einheitlich geschult zur Proben-Entnahme", sagt Silvio Beier von der Bauhaus-Uni. Er ist Professor für Technologien urbaner Stoffstromnutzungen und leitet das Forschungsprojekt. Entscheidend ist aus seiner Sicht, dass die Forscherinnen und Forscher lernen wollen, wie hoch die Krankheitsbelastung in der Bevölkerung ist, wenn man in einer Probe eine bestimmte Menge abgestorbener Viren findet. Das hängt davon ab, wie viele Menschen an die jeweilige Kläranlage angeschlossen sind – und wann die Probe genommen wird. In der Woche fließen nämlich auch noch reichlich Industrieabwässer ein, während von Sonntag auf Montag viele Menschen zu Hause sind. Deshalb wird zu dieser Zeit die Probe gezogen.

Wir haben zunächst alle Kläranlagen-Standorte einheitlich geschult zur Proben-Entnahme.

Silvio Beier Bauhaus-Universität Weimar

"Entscheidend ist, dass wir über einen langen Zeitraum mit einer gleichen Systematik die Proben erheben." Die bisherigen Messergebnisse spiegelten das aktuelle Infektionsgeschehen gut, was durch Fallzahlen des Robert-Koch-Instituts belegt sei. "Wir konnten zum Beispiel den Anstieg der Infektionen zu Beginn dieses Jahres sehr gut dokumentieren, mit der neuen Welle, die da kam." Die Abwasser-Analyse könne zwar keine individuellen Tests ersetzen. Aber man könne sagen: "Achtung, hier entwickelt sich ein Hotspot. Oder hier wirken schon entsprechende Maßnahmen, durch die das Infektionsgeschehen wieder zurückgeht." Zurzeit könne man einen guten Zusammenhang zwischen den Fallzahlen und der Abwasserbelastung feststellen.

Zwei Abwasserproben auf einem Gitter
Die Abwasserproben der Kläranlage werde ähnlich markiert wie Hühner-Eier. Zum Beispiel benennt die erste Zahl die Kläranlage, der die Probe entnommen wurde. Das Kürzel "BUW" steht für Bauhaus-Universität Weimar, den Standort des Labors, wo die Probe untersucht wird. Bildrechte: MDR/Florian Girwert

400.000 Euro zahlt der Freistaat

Reichlich 400.000 Euro lässt sich der Freistaat Thüringen das Forschungsprojekt kosten. Abgeschlossen sein soll es im August. Ob daraus ein Frühwarnsystem werden kann, auf dessen Grundlage der Staat Schutzmaßnahmen auf den Weg bringen kann, ist noch offen.

Derzeit sammeln Beier und seine Mitarbeiterinnen weiter Daten – und sie arbeiten daran, wie das Robert-Koch-Institut und die Gesundheitsämter am besten auf die Daten zugreifen und sie nutzbar machen können. Auch die Logistik dafür soll womöglich noch optimiert werden. Noch müssen Katarina Reichel-Kühl und Sara Wullkord jeden Montag mit dem Auto losziehen – eine Tour durch den Norden des Freistaats, eine durch den Süden. "Deshalb untersuchen wir auch, ob es sinnvoll ist, ein Zentrallabor zu haben, oder lieber drei Standorte im Land verteilt, um schnell die Ergebnisse liefern zu können", sagt Beier.

Labormitarbeiterin Katarina Reichel-Kühn und Master-Studentin Sara Wullkord in einem Labor
Labormitarbeiterin Katarina Reichel-Kühn (l.) und Master-Studentin Sara Wullkord werfen einen Blick auf die Ergebnisse einer PCR-Analyse. Bildrechte: MDR/Florian Girwert

Analyse-Prozess auch für andere Keime nützlich

Inzwischen gibt es ähnliche Forschungsprojekte, zum Beispiel auf Bundesebene. Beier wünscht sich, dass die stärker miteinander verknüpft werden. Einen Vorteil gebe es aber ganz klar beim Thüringer Projekt: "Wir haben mehr als 20 Kläranlagen und nicht nur wenige in einigen Ballungszentren."

In Zukunft sei dann auch denkbar, das Monitoring-System für andere Belastungen zu verwenden. "Zum Beispiel neue Influenza-Viren oder antibiotika-resistente Keime", so Beier. Das sei zwar nicht Aufgabe des aktuellen Projekts. "Aber die Grundlagen, die wir hier legen, können gut weitergeführt werden in diese Richtung."

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MDR

Dieses Thema im Programm: MDR THÜRINGEN - Das Radio | Nachrichten | 29. April 2022 | 20:00 Uhr

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