02.11.2022 - Chalmers University of Technology

Neue Forschung zeigt: Kläranlagen können sich erkälten

Genau wie Menschen können auch Kläranlagen durch Virenbefall krank werden. Neue Forschungsergebnisse der Chalmers University of Technology, Schweden, zeigen nun, welche Auswirkungen eine Erkältung der Anlage auf die Umgebung hat.

Der effiziente Betrieb von Kläranlagen ist ein wesentlicher Bestandteil der modernen Gesellschaft. In der Abwasserindustrie wird die "Arbeit" der Kläranlagen oft von mikroskopisch kleinen Bakterien erledigt. Durch biologische Prozesse, die von diesen Bakterien durchgeführt werden, wird das Abwasser in gereinigtes Wasser verwandelt, das gefahrlos in die Umwelt eingeleitet werden kann. Im Wesentlichen bauen die Bakterien die Schadstoffe ab und reinigen das Wasser, so dass die Anlage effizient arbeitet.

"In einer großen Kläranlage arbeiten Milliarden von Bakterien in einem Behandlungsprozess, der als 'Belebtschlamm' bezeichnet wird. Die Bakteriengemeinschaften sind ständig Viren ausgesetzt, die sie infizieren. Wir haben uns daher die Frage gestellt, ob der Prozess in regelmäßigen Abständen stärker belastet werden kann und was dann passiert", sagt Oskar Modin, Professor am Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen der Chalmers University of Technology, Schweden.

Oskar Modin und seine Forscherkollegen maßen die Konzentration von Viruspartikeln, die aus vier verschiedenen Kläranlagen in Schweden freigesetzt wurden, und verglichen diese mit der Menge an organischem Kohlenstoff, die zur gleichen Zeit freigesetzt wurde. Dieser Zusammenhang zwischen Viren und Abwasserqualität ist ein erster Schritt zum Verständnis der Auswirkungen einer Virusinfektion auf eine Kläranlage.

"Kranke" Kläranlagen könnten die aquatischen Ökosysteme beeinträchtigen

Aus der Studie geht hervor, dass es einen eindeutigen Zusammenhang zwischen der Viruskonzentration und der Menge des gelösten organischen Kohlenstoffs im Abwasser gibt. Das liegt daran, dass Viren die Konzentration auf zweierlei Weise beeinflussen können: erstens, weil sie selbst Kohlenstoff enthalten, und zweitens, weil sie Wirtsbakterienzellen aufbrechen, wodurch Kohlenstoff freigesetzt wird.

"Als wir die Viruspartikel im Wasser maßen, fanden wir einen Zusammenhang zwischen Viren und organischem Kohlenstoff - wenn es mehr von dem einen gab, gab es auch mehr von dem anderen", sagt Oskar Modin.

Mehr gelöster organischer Kohlenstoff im Abwasser bedeutet, dass mehr Sauerstoff von den Mikroorganismen in den umliegenden Gewässern, in die das Abwasser eingeleitet wird, verbraucht wird. Dies kann sich möglicherweise negativ auf die aquatischen Ökosysteme in der Nähe auswirken. Daher gibt es strenge Vorschriften für Kläranlagen, um niedrige Konzentrationen an biologisch abbaubarem organischem Kohlenstoff in ihren Abwässern zu erreichen. Ein geringer Anstieg des organischen Kohlenstoffs in der Anlage kann auch zu einem erhöhten Ressourcenverbrauch, einschließlich Geld, Energie und Material, bei Verfahren zur Desinfektion und Entfernung von Arzneimitteln führen, die in einigen Teilen der Welt in Kläranlagen eingesetzt werden. Organischer Kohlenstoff im Wasser beeinträchtigt die Effizienz dieser Prozesse.

Kein Infektionsrisiko für den Menschen

Viren sind zur Vermehrung auf einen Wirt angewiesen. Da biologische Abwasserreinigungsverfahren eine hohe Konzentration aktiver Bakterien aufweisen, die als Wirte dienen können, gibt es eine Vielzahl von Viren, die diese Bakterien infizieren können. Dies führt zu einer Nettozunahme von Viruspartikeln, wenn das Abwasser durch eine Anlage fließt.

"Viren sind oft auf eine bestimmte Art spezialisiert, was bedeutet, dass Menschen und Bakterien nicht mit demselben Virus infiziert werden können. Die Viren, die in einer Kläranlage "erzeugt" werden, infizieren also keine Menschen, sondern wirken sich nur auf mikrobielle Gemeinschaften aus. Eine Möglichkeit, die Menge der Viren in Kläranlagen zu beeinflussen, könnte darin bestehen, die Betriebsweise der Kläranlage anzupassen. Wir haben in der Studie Unterschiede zwischen den Kläranlagen festgestellt, die unserer Meinung nach mit der Gestaltung oder Steuerung der biologischen Reinigungsprozesse zusammenhängen könnten", sagt Oskar Modin.

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