Medikamente im Abwasser Porentief rein: Pilze als Bio-Filter für Pillenreste

Medikamente in Flüssen und Seen - wie kann das sein? Unser Abwasser wird doch geklärt. Weil aber die hochaufgelösten chemischen Stoffe in den Kläranlagen nicht verfangen, tüfteln alte und junge Forscher an neuen Methoden.

Medikamente im Abwasser 4 min
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Seit 2009 müssen Apotheken abgelaufene Medikamente nicht mehr annehmen. So entsorgt so mancher überflüssige Pillen und Tropfen im WC. Und auch über Ausscheidungen von Menschen gelangen Medikamentenreste ins Abwasser und unser Ökosystem. Herausfiltern lassen sich Xenobiotika, wie sie in der Wissenschaft heißen, momentan noch nicht. Medikamentenreste im Abwasser sind ein im wahrsten Sinne des Worte ungeklärtes Problem, denn: "Für Kläranlagen gibt es keine Grenzwerte", sagt Dr. Ulrich Meyer, der technische Geschäftsführer der Leipziger Wasserwerke, "noch nicht einmal eine Auflistung der Medikamente, die Probleme bereiten".

Es sollen hunderte sein, sagt Mayer. Nur - man sieht nichts davon. Denn selbst wenn das Wasser, das in der Kläranlage gereinigt wurde, glasklar aussieht, trügt der Schein. Die TU Dresden ist den gefährlichen Chemieresten in Flüssen und Seen dicht auf den Fersen.

Chemische Substanzen - natürlich abbaubar?

Dr. Anett Werner vom Institut für Naturstofftechnik der TU Dresden leitet dazu ein vom Bund gefördertes Forschungsprojekt. Sie erklärt, warum die dreistufigen kommunalen Wasser- und Abwasserreinigungsanlagen die Schadstoffe nur teilweise oder, wie zum Beispiel Anti-Epileptika, gar nicht herausfiltern können:

Das sind Konzentrationen im Spurenstoffbereich, Nanogramm pro Liter.

Dr. Anett Werner

Die Dresdner Forscher wollen die Rückstände mit einem biologischen Filtersystem im Wasser auflösen und die Basis dafür sind Pilze und deren Sporen. Bestimmte Pilzenzyme können ringförmige chemische Verbindungen, wie sie auch die kritischen Xenobiotika besitzen, aufspalten und so auf natürlichem Wege entfernen. Die Enzyme der Pilze arbeiten Anett Werner zufolge wie "biologische Scheren". Sie zerschneiden die Ringstruktur der Medikamente und machen sie so biologisch abbaubar:

Wir isolieren die Enzyme, binden sie an hochporöse metallische Werkstoffe und bauen sie in Filter am Ende der Kläranlagen ein. Sobald die Enzyme nicht mehr arbeiten, werden die Kugeln entnommen, erhitzt und mit neuen Enzymen versehen.

Dr. Anett Werner

Enzym-Kugeln wirbeln Wasser sauber

Momentan sind die Enzyme sogar noch nach acht Wochen auf den Hohlkugeln aktiv. Allerdings kann die Enzymlösung nicht einfach ins Abwasser gekippt werden und fängt dann an, Medikamenten aufzulösen. Sie braucht dafür ein Trägermaterial: Metallische Hohlkugeln. Ihre Oberfläche verbindet sich mit der Enzymlösung und die Kugeln wirbelt das Wasser quasi sauber.

Wie lang dauert das? In einer Biofilteranlage dauert es nach bisherigem Stand etwa zwei bis acht Stunden, bis die chemischen Substanzen im Wasser verarbeitet sind: 15 Substanzen lassen sich den Dresdnern zufolge mithilfe der Pilzenzyme auf natürlichem Weg aus dem Wasser entfernen, darunter sogar ein Anti-Epileptikum. Das Biofiltersystem soll bald unter Realbedingungen getestet werden und weitere Substanzen wie Antibiotika und Pestizide herausfiltern.

Pilze als Grundstofflieferant für Wasser-Tiefenreinigung

Schläuche in Wasserbehälter
Das geklärte Wasser sieht eigentlich sauber aus, ist es aber nicht. Bildrechte: Dirk Heinemann
Schläuche in Wasserbehälter
Das geklärte Wasser sieht eigentlich sauber aus, ist es aber nicht. Bildrechte: Dirk Heinemann
Forschung Wasserreinigung
Diese Pilze liefern dem Labor die Grundstoffe für ein Enzym, das chemische Stoffe neutralisieren kann. Bildrechte: Dirk Heinemann
Eine Frau arbeitet in einem Labor.
Dr. Annett Werner im Labor. In mehreren Schritten werden die Enzyme für den Biofilter gewonnen. Bildrechte: Dirk Heinemann
Petrischale mit Kugeln
Der Versuch in der Petrischale zeigt: Enzyme aus dem Laborpilz neutralisieren die Farbstoffe seines Nährbodens. Bildrechte: Dirk Heinemann
wirbelnde Kugeln
Bildrechte: Dirk Heinemann
Kugeln in einem Behälter mit Wasser
Unsichtbare Helfer: Die Enzyme auf den Hohlkugeln sollen die Medikamentenreste aufspalten und verarbeiten. Bildrechte: Dirk Heinemann
wirbelnde Kugeln
Das könnte die vierte und letzte Stufe in künftigen Klärwerken sein: Wirbelnde Hohlkörper mit arbeitenden Enzymen. Bildrechte: Dirk Heinemann
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Wie Industrieabwasser und ungeklärte Medikamente Tieren schaden

Es sind aber nicht nur Pillen und Tropfen aus der Hausapotheke, die übers Abwasser unsere Flüsse belasten. Auch chemische Substanzen aus der Industrie und Pestizide aus der Landwirtschaft landen in den Fließgewässern. Medikamentenreste machen den Forschern der TU Dresden zufolge "nur" rund 20 Prozent der eingeleiteten Chemikalien aus, zum Beispiel Reste aus Schmerzmitteln, von Blutdrucksenkern oder Hormonpräparaten. Sie schädigen Organe von Wassertieren, sagt Dr. Werner, zum Beispiel die Kiemen der Forellen oder sie sorgen zu einer Verweiblichung männlicher Lurche. Nur zwei von vielen Beispielen dafür, was Chemikalienreste im Flüssen und Gewässern anrichten können.

Das beschäftigt übrigens nicht nur die gestandenen Experten der Dresdner TU. Zwei Leipziger Schülerinnen haben im Rahmen von "Jugend forscht" ein ähnliches Verfahren zur Klärung für Medikamentenrückstände im Abwasser entwickelt: Einen "Reaktor", in Form eines Glaskolbens mit mehreren Öffnungen und Schläuchen. Fingernagelgroße Membranen im Wasser, die mit einem Enzym beschichtet waren, filterten ein Östrogen fast vollständig heraus und von anderen chemischen Substanzen 80 Prozent.

Aber wohin nun mit den alten Pillen, Tropfen und Tabletten?

Es lohnt sich immer, direkt vor Ort nachzufragen. In Leipzig zum Beispiel gibt es eine besondere Vereinbarung mit der Stadtreinigung. Medikamente, die in der Apotheke abgegeben werden, werden hier über die Stadtreinigung entsorgt und dann verbrannt.

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Dieses Thema im Programm: MDR aktuell | Radio | 24. März 2019 | 10:20 Uhr