 Bisher wird Arzneimitteln im Grundwasser wenig Beachtung geschenkt. Mit Bakterien versucht man die Rückstände abzubauen. Das ist wenig effektiv. Professor Chens Methode reinigt Trinkwasser mit einer Kombinationsmethode von den Substanzen.
Trinkwasser kommt meist aus dem Grundwasser. Beispielsweise sind es in Deutschland 70 Prozent. Aber Grundwasser ist hoch belastet. Landwirtschaft, organische Abfälle, Deponien, Tierzucht, aber auch der Mensch selbst tragen dazu bei, dass unser Wasser nicht mehr sauber ist. Das ist bekannt, weniger bewusst ist, dass auch Unmengen von Arzneimitteln ins Grundwasser gelangen.
Rückstände werden nicht geklärtJährlich werden viele Tausend Tonnen von Arzneimitteln verabreicht, an Menschen, aber auch an Tiere in Mastzuchtanlagen. Allein Diclofenac (etwa Voltaren), ein Schmerz- und Antirheumamittel, wird in Mengen von etwa 90 Tonnen pro Jahr in der Humanmedizin in Deutschland eingesetzt. Ein erheblicher Teil der Wirkstoffe und deren Abbauprodukte werden vom Organismus ausgeschieden, gelangen über das Abwasser in Kläranlagen. Dort werden sie aber nur unzulänglich abgebaut, denn bislang hat man diesem Problem nur geringe Aufmerksamkeit geschenkt. Erst 2003 begann man mit dem Monitoring von Arzneimitteln. Allerdings werden bislang erst wenige Substanzen im aufbereiteten Trinkwasser analysiert. Das erwähnte Diclofenac, Phenobarbital (Beruhigungsmittel) und n-Butylsulfonamid (Antibiotikum) stehen auf der zu untersuchenden Liste. Vielen Präparaten wird bisher gar keine Aufmerksamkeit geschenkt. In einer Studie des deutschen Umweltbundesamtes vom Mai 2009 steht: „Arzneimittelkonzentrationen im Trinkwasser liegen nach wie vor zwar weit unterhalb von Konzentrationen, die mit Wirkungen auf den Menschen in Verbindung zu bringen sein könnten, dennoch kann keine Entwarnung gegeben werden, denn jetzt ist zu handeln, solange der Vorsorge-Spielraum dafür noch vorhanden ist.”Empfindliche BakterienBislang werden biologische Verfahren eingesetzt. Das klingt umweltfreundlich, bringt jedoch nicht den gewünschten Erfolg. Andere Aufbereitungsmethoden werden benötigt. Der Lösung dieses Problems kommt jetzt ein Forscherteam von der Lakehead University in Ontario unter Aicheng Chen näher. Chen ist Professor für Elektrochemie, Umweltchemie, Materialwissenschaften und Nanotechnologie und hat ein einzigartiges Verfahren entwickelt, um diese gelösten Rückstände aus dem Wasser abzubauen. Bislang werden Mikroorganismen zur Zersetzung organischer Substanzen -von Pestiziden, Fungiziden oder Medikamentenrückständen - verwendet. Bakterien sind allerdings empfindlich. „Eine biologische Behandlung ist nicht immer sinnvoll, ” sagt Chen „In Wasser mit hoher Verschmutzung, einem hohen oder einem niedrigen pH-Wert können Bakterien nicht überleben.” Kombination schafft WirkungSeine Methode ist in ihren einzelnen Komponenten bereits bekannt: Die Photokatalyse und die elektrochemische Oxidation, also das Verwenden von Licht und Strom. Beide Techniken wurden bei der Behandlung von Abwasser bereits getestet, bringen aber alleine nicht den gewünschten Erfolg. Die einzelne Anwendung der Verfahren baut etwa 30 bis 60 Prozent der organischen Substanzen durch ihre Oxidation zu unschädlichen Rückständen ab. Durch eine ausgeklügelte Kombination beider Verfahren erreicht Chen einen Substanzzerfall von bis zu 90 Prozent. Die Methode Chen Durch die elektrochemische Oxidation, kommt es durch Entzug von Elektronen aus der nitrophenolhaltigen wässrigen Lösung zum Zerfall des Nitrophenols. Auch die Photokatalyse wirkt oxidierend. Ultraviolette Strahlung trifft dabei auf Titaniumdioxid. Die Elektronen des Titaniumdioxid werden angeregt und in einen höheren Energiezustand versetzt. Die so entstandenen positiven Lücken in den atomaren Strukturen führen zur Oxidation der angrenzenden wässrigen Lösung. Verwendet man die Photokatalyse separat, fallen die Elektronen vom angeregten Zustand zurück in den Grundzustand, sprich in die positive Lücke. Erst in Kombination sind die beiden separaten Methoden so stark, weil das Zurückfallen der Elektronen in den Grundzustand ausbleibt. Geiersterben in IndienVeröffentlicht wurden die Ergebnisse in der Zeitschrift „Environmental Science and Technology”, auch ein Patent ist angemeldet. „Natürlich wird ein biologische Behandlung von Abwasser mit Bakterien auch in Zukunft billiger sein, aber in Kombination mit der biologischen Behandlung ließe sich aus Industrie- und Landwirtschaft stark belastetes Wasser zufrieden stellend aufbereiten” sagt Chen. Eine Kommerzialisierung dieser Technik erhofft er in den nächsten zwei Jahren. Die Technik wird nicht nur in Europa gebraucht. In der aktuellen Studie des deutschen Umweltbundesamtes „Arzneimittel in der Umwelt” steht: „In Indien gab es 2005 ein Massensterben von Geiern an einer Sekundärvergiftung von Diclofenac, mit dem Rinder behandelt wurden. Damit zeigt sich, dass Arzneimittel schwere ökologische Schäden ausrichten können, die indische Regierung Verbot daraufhin den Einsatz von diesem Präparat in der Veterinärmedizin.” Das von Professor Chen entwickelte Verfahren könnte solche Gefahren verringern Durch die elektrochemische Oxidation, kommt es durch Entzug von Elektronen aus der nitrophenolhaltigen wässrigen Lösung zum Zerfall des Nitrophenols. Auch die Photokatalyse wirkt oxidierend. Ultraviolette Strahlung trifft dabei auf Titaniumdioxid. Die Elektronen des Titaniumdioxid werden angeregt und in einen höheren Energiezustand versetzt. Die so entstandenen positiven Lücken in den atomaren Strukturen führen zur Oxidation der angrenzenden wässrigen Lösung. Verwendet man die Photokatalyse separat, fallen die Elektronen vom angeregten Zustand zurück in den Grundzustand, sprich in die positive Lücke. Erst in Kombination sind die beiden separaten Methoden so stark, weil das Zurückfallen der Elektronen in den Grundzustand ausbleibt. Bild: Ökosiedlung Asperg mit einem Wasserkonzept von Dreiseitl.
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