Wie kommen Arzneimittel ins Abwasser – und wie wieder heraus?

Die aktuelle konventionelle Kläranlagentechnologie beschränke sich auf die mechanische Reinigung, eine biologische Stufe und eine Phosphateliminierung. Seit den 70er-Jahren kenne man das Problem von Arzneimittelrückständen im Abwasser. 120 bis 150 verschiedene Arzneimittel in geringen Konzentrationen habe man in verschiedenen Studien in Oberflächengewässern nachgewiesen, sagt der Forscher. „Die sehr geringen Konzentrationen lassen vermutlich kein akutes Gesundheitsrisiko erwarten, jedoch werden in Deutschland in vielen Regionen derartige Gewässer zur Trinkwassergewinnung herangezogen, wo diese Arzneimittelwirkstoffe oder ihre Metabolite mitunter auch nach der Trinkwasseraufbereitung als Spurenstoffe präsent sind“, sagt er. Wirkstoffe mit nachgewiesener Umweltrelevanz seien dabei etwa 17α-Ethinylestradiol aus Verhütungsmitteln, das häufige Schmerzmittel Diclofenac, das Antikonvulsivum Carbamazepin sowie die Antibiotika Sulfamethoxazol, Ciprofloxacin und Erythromycin.

Aktuell sei man mit dem Projekt noch ganz am Anfang und betreibe eine systematische Grundlagenforschung, erklärt der Experte. „Wir konzentrieren uns auf eine Anzahl bestimmter, umweltrelevanter Wirkstoffe sowie Cocktails aus diesen, deren Adsorptionsverhalten wir an verschiedenen konfektionierten Aktivkohlen zunächst in reinem Wasser untersuchen. Ziel ist der Aufbau einer Datenbasis, welche uns Aufschluss darüber gibt, welcher Aktivkohle-Typ welche verschiedenen Wirkstoffe effizient zu adsorbieren vermag.“ Mit diesem Wissen und unter Einbeziehung von Versuchen mit realen Kläranlagenabwässern ließe sich dann später für nahezu alle Kläranlagen ein maßgeschneidertes Adsorbensmix aus modular aufgebauten Adsorbern konfigurieren, mit deren Hilfe sich die jeweils problematischen Stoffe vor Ort eliminieren ließen, sagt Georgiadis.

Adsorbierte Wirkstoffe sollen thermisch verwertet werden

Den Kläranlagenbetreibern seien Art und Umfang der problematischen Wirkstoffe in ihren Anlagen durchaus bewusst, sagt der Forscher. Es gebe auch schon bestimmte Vorstellungen, wie die Adsorber, die zukünftig in den Anlagen zum Einsatz kommen könnten, aussehen müssten. „Sie werden sich von üblichen Bauarten, wie man sie aus chemischen Anlagen oder Kohlekraftwerken kennt, unterscheiden und moderate Betriebskosten verursachen“, sagt er. Dabei spiele auch die wirtschaftliche Integration in bestehende Kläranlagen eine wichtige Rolle.

Die dann später so adsorbierten Wirkstoffe sollen schließlich thermisch mit der Aktivkohle in entsprechenden Verbrennungsanlagen, die über eine Abgasreinigung verfügen, verwertet werden. Das sei die wirtschaftlichste Lösung, sagt der Forscher. „Neben der Gewinnung von Wärmeenergie werden durch den aeroben Verbrennungsprozess alle an der Aktivkohle adsorbierten Wirkstoffmoleküle - vereinfacht gesagt - letztlich zu Kohlendioxid und Wasser aufoxidiert und stellen dann keine ökotoxische Gefährdung mehr dar“, erklärt er.

Auch durch andere Maßnahmen Wirkstoff-Eintrag minimieren

Wenn sich die erarbeiteten Konzepte am Versuchsstand schließlich als erfolgreich erweisen, soll mit anderen Fachbereichen zunächst ein halbtechnischer Maßstab erarbeitet werden. „Der nächste Schritt besteht danach dann darin, einen Pilotversuch in einer Kläranlage zu starten“, sagt Georgiadis. Erst dann könne man eventuell nach Partnern in der Industrie für eine mögliche kommerzielle Nutzung schauen.

Georgiadis sieht seine Arbeit aber auch nur als den ingenieurtechnischen Anteil zur Lösung des Problems. „Setzt man noch einen Schritt vorher an, so können administrative Maßnahmen und eine Sensibilisierung der Bevölkerung im Umgang mit Arzneimittelwirkstoffen helfen, die Einträge in die Umwelt zu minimieren“, sagt er. Die richtige Entsorgung von Arzneiresten insbesondere über die Apotheken sei dabei ein Thema, aber auch etwa kleinere Packungsgrößen, das Verschreiben von Wirkstoffen mit geringerer Umweltrelevanz und eine geringere Verordnung von zum Teil überflüssigen Medikamenten.