Die Wiederverwendung von Abwasser ist entscheidend, um die Wassernutzung nachhaltiger zu gestalten, und dies wird in vielen Regionen zunehmend wichtig. Kläranlagen, in denen Abwasser behandelt und aufbereitet wird, sind Orte mit latenten Gefahren wie der Emission von Krankheitserregern. Um die Nachhaltigkeit zu stärken, ist es daher notwendig, die Sicherheit von Mensch und Umwelt zu gewährleisten. Eine schnelle und quantitative mikrobiologische Wasseranalyse ist daher entscheidend für die sichere Wiederverwendung von Wasser.
Herausforderungen und Chancen bei der Wiederverwendung von Abwasser
In mediterranen Ländern und anderen ariden Gebieten, die zunehmend mit Wasserknappheit konfrontiert sind, kann behandeltes Abwasser als lebenswichtige Wasserressource fungieren [1]. In Europa werden im Durchschnitt 2,4 % des behandelten Abwassers wiederverwendet [2]. Im Gegensatz dazu werden in Israel über 85 % des behandelten Abwassers zur Bewässerung von Nutzpflanzen verwendet [3]. Mindestens 11 % der Europäer sind von Wasserknappheit betroffen, und in der EU könnte sechsmal mehr behandeltes Wasser wiederverwendet werden als derzeit. Daher verfolgt die EU nun die Absicht, die Wiederverwendung von Wasser gezielt zu fördern.Wasserwiederverwendung - Europäische Kommission).
Die Wiederverwendung von Abwasser kann Risiken wie gesundheitliche Auswirkungen durch Krankheitserreger, Schwermetalle, pharmazeutische Substanzen und andere synthetische Verbindungen im Wasser mit sich bringen [3]. Obwohl die Nutzung von behandeltem Abwasser die Nachhaltigkeit in Bezug auf Wasserressourcen in der Landwirtschaft verbessert, könnten Gesundheitsbedenken eine Zurückhaltung gegenüber Abwasser verursachen [2]. Damit Abwasser wiederverwendet werden kann, müssen bestimmte Behandlungsschritte durchgeführt werden, um die Konzentration von Schadstoffen zu reduzieren [4].
Da behandeltes Abwasser sich in Bezug auf z.B. pH und Salinität von Süßwasser unterscheidet, könnte die Bewässerung damit physikalische, biologische und chemische Bodeneigenschaften verändern [3]. Dennoch bleibt die Wiederverwendung von behandeltem Abwasser eine unschätzbare Alternative in Regionen, in denen sauberes Wasser fehlt oder der Zugang zu Wasserressourcen eingeschränkt ist [4]. Es ist entscheidend, behandeltes Abwasser nur zu verwenden, wenn die Sicherheit in Bezug auf Hygiene und Umwelt gewährleistet ist und Risiken für das Ökosystem ausgeschlossen sind [4].
Recyceltes Wasser, das in der Landwirtschaft zur Bewässerung verwendet wird, muss bestimmte Qualitätskriterien erfüllen. Es gibt mehrere Kategorien der Wasserqualität mit entsprechenden Grenzwerten fürEscherichia coli (E. coli)undLegionella. Darüber hinaus wird festgelegt, welche Wasserqualitätskategorie für welche Pflanzen verwendet werden kann, einschließlich der Bewässerungsmethode. Um die erforderliche Qualität zu gewährleisten, ist eine mikrobiologische Überwachung des Wassers unerlässlich [5].
Emissionen aus Kläranlagen und deren Risiken für Mensch und Umwelt
Abwasser enthält erhebliche Mengen an Mikroorganismen, die aerosolisiert werden könnten [6]. Stämme vonAcinetobactersp.,Pseudomonassp.,Enterococcussp.,Bacillussp. undEscherichia coliwurden aus den Emissionen der Kläranlagen isoliert [6]. Dennoch wurden luftübertragene Atem- und Darmerkrankungen unter den Mitarbeitern der Kläranlagen häufiger [6].
Während der Abwasserbehandlung können Aerosole entstehen undLegionellaBakterien, die in die Umwelt übertragen werden [7]. Kontaminierte Aerosole können über mehrere Kilometer transportiert werden [7, 8]. Daher stellt die Exposition gegenüber Aerosolen auch eine Bedrohung für die Gesundheit der Bewohner dar [6].
Die Legionärskrankheit, eine schwere Form der Lungenentzündung, wird hauptsächlich verursacht durchLegionella pneumophila[7]. Bei mehreren Ausbrüchen in den Niederlanden wurden Kläranlagen als die wahrscheinlichste Infektionsquelle identifiziert [7].
Zusammenarbeit mit der Forschungseinrichtung KWR in den Niederlanden
Das Wasserforschungsinstitut KWR leitet das Projekt ‚Zuverlässige Erkennung und Kontrolle vonLegionella pneumophilain Abwasser‘ in Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie.
In den letzten Jahren ist die Zahl der Patienten, die an Legionella-Infektionen leiden, in den Niederlanden gestiegen. Die Mehrheit dieser Infektionen wird verursacht durchLegionella pneumophilaund künstliche Wassersysteme, wie Kläranlagen, stellen eine mögliche Infektionsquelle dar. Daher zielt das Projekt darauf ab, verschiedene Erkennungsmethoden fürLegionella pneumophilaim Abwasser zu bewerten, zusammen mit Lösungen zur Kontrolle und Minderung.
https://www.kwrwater.nl/en/projecten/betrouwbare-detectie-en-beheersing-van-legionella-pneumophila-in-afvalwater/
Wie rqmicro.COUNT Nachhaltigkeit und Sicherheit fördert
rqmicro, ein Spin-off der ETH Zürich, hat eine Mess-Technologie für kultivierungsunabhängige, schnelle und präzise Quantifizierung von Bakterien im Wasser entwickelt. Die Technologie basiert auf der Durchflusszytometrie und hat den großen Vorteil, dass sie lebensfähige, aber nicht kultivierbare (VBNC) Zellen nachweisen kann. VBNC-Zellen könnten infektiös sein und würden von kultivierungsabhängigen Tests übersehen, was zu falsch-negativen Ergebnissen führt. Das Erfassen von VBNC-Zellen ist besonders entscheidend für eine zuverlässige Bewertung der Wasseraufbereitung und zur Einschätzung von Gesundheitsrisiken.
Mit dem tragbaren rqmicro.COUNT Instrument, ist die Durchflusszytometrie vor Ort oder in einem Labor verfügbar und erfordert keine zusätzliche technische Expertise.
Referenzen:
[1] Cirelli, Guiseppe L., et al. "Wiederverwendung von behandeltem kommunalem Abwasser in der Gemüseproduktion."Agrarisches Wasser-Management104 (2012): 163-170.
[2] Saliba, R., et al. "Einstellung der Stakeholder zur Wiederverwendung von behandeltem Abwasser zur Bewässerung in der mediterranen Landwirtschaft."Agrarisches Wasser-Management204 (2018): 60-68.
[3] Reznik, Ami, et al. "Wirtschaftliche Auswirkungen der landwirtschaftlichen Wiederverwendung von behandeltem Abwasser in Israel: Eine landesweite Langzeitperspektive."Ökologische Ökonomik135 (2017): 222-233.
[4] Galkina, Elena, und Olesya Vasyutina. "Wiederverwendung von behandeltem Abwasser."IOP Konferenzreihe: Materialwissenschaft und Ingenieurwesen. Bd. 365. Nr. 2. IOP Publishing, 2018.
[5] L. Alcalde-Sanz, B. M. Gawlik,Mindestqualitätsanforderungen für die Wiederverwendung von Wasser in
landwirtschaftlicher Bewässerung und Grundwasseranreicherung - Auf dem Weg zu einem rechtlichen Instrument zur Wiederverwendung von Wasser auf EU-Ebene, EUR 28962 DE, Amt für Veröffentlichungen der Europäischen Union, Luxemburg, 2017, ISBN 978-92-79-77175-0, doi:10.2760/804116, JRC109291
[6] Yang, Kaixiong, et al. "Luftübertragene Bakterien in einer Kläranlage: Emissionscharakterisierung, Quellenanalyse und Gesundheitsrisikobewertung."Wasserforschung149 (2019): 596-606.
[7] van den Berg, Harold, et al. "Legionellennachweis in Kläranlagen mit erhöhtem Risiko für Legionellenwachstum und -emission."Zeitschrift für Wasser und Gesundheit21.9 (2023): 1291-1302.
[8] Caicedo, C., et al. "Vorkommen von Legionellen in kommunalen und industriellen Kläranlagen und Risiken der Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser."Wasserforschung149 (2019): 21-34.