Pilze als Wasserfilter |
 |  | Annette Mende |
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05.04.2019 |
Oberflächengewässer sind häufig mit Medikamentenrückständen belastet. Ein neues Filtersystem zur Anwendung in Klärwerken soll helfen, das Trinkwasser besser zu reinigen. / Foto: Shutterstock/Siegi
Das Filtersystem namens Xenokat zielt auf die Elimination sogenannter Xenobiotika aus dem Trinkwasser.
Unter diesen Begriff fallen nicht nur Arzneimittel wie Hormone, Schmerzmittel und Antibiotika, sondern beispielsweise auch Röntgenkontrastmittel und bestimmte Industrie- und Agrarchemikalien. Xenos bedeutet auf Griechisch fremd, bios Leben; Xenobiotika sind somit »dem Leben fremde Stoffe«, die der Mensch über das Abwasser in die Natur einbringt und die oft schon in geringen Konzentrationen das Ökosystem schädigen können.
Viele Xenobiotika enthalten aromatische, phenolische Ringstrukturen, die biologisch nur sehr schwer abbaubar sind. Als einzige Mikroorganismen hierzu in der Lage sind bestimmte Ständerpilze (Basidiomyceten). Die Pilze, die in der Natur auf Holz, Stoh und anderem Pflanzenmaterial wachsen, brauchen diese Eigenschaft, um Lignin abzubauen. Lignin besteht ebenfalls aus aromatischen, phenolischen Verbindungen, die miteinander ein komplexes Polymer bilden.
Metallische Hohlkugel mit Pilzenzymen. Die Enzymreaktion (blaue Corona) ist mit einem Farbstoff sichtbar gemacht. / Foto: TU Dresden/Werner
Wie die PZ von Projektleiterin Dr. Anett Werner erfuhr, katalysieren die Pilzenzyme Laccase, Peroxidase und Peroxygenase vorwiegend Oxidationsreaktionen der Ringstrukturen und machen die Xenobiotika so dem anschließenden Abbau zugänglich. Als Trägermaterial für die Enzyme dienen metallische Hohlkugeln aus einem Sintermaterial, die kaum 4 mm groß sind. »Sobald die Enzyme nicht mehr arbeiten, werden die Kugeln entnommen, erhitzt und mit neuen Enzymen versehen«, erklärt Werner. In einer Biofilteranlage müsste das Wasser etwa zwei bis acht Stunden verweilen, bis die kritischen Substanzen abgebaut sind, heißt es in einer Pressemitteilung der TU Dresden.
Die Arbeitsgruppe konnte zeigen, dass sich auf diese Weise die Konzentrationen von 15 Substanzen aus dem Wasser deutlich reduzieren lassen. So wurde laut Werner in einem Screening bei Sulfamethoxazol, Tramadol, Venlafaxin, Lidocain, Climbazol, Clopidogrel und Hydrochlorothiazid eine Konzentrationsabnahme von bis zu 50 Prozent gemessen. Bei 10-OH-Carbamazepin, Diclofenac, Valsartan, Bezafibrat, Furosemid, Chlorothiazid, Ibuprofen und Acesulfam war sogar ein Rückgang von bis zu 80 Prozent zu verzeichnen. Demnächst soll das Biofiltersystem unter Realbedingungen getestet werden.
Werner glaubt, dass Xenokat ein großes Potenzial zur Elimination von Xenobiotika hat: »Die bestehenden dreistufigen kommunalen Wasser- und Abwasserreinigungsanlagen sind nur teilweise in der Lage, diese Schadstoffe herauszufiltern. Selbst modernste Anlagen können keine vollständige Reinigung leisten.« Noch gebe es für diese Stoffe keine gesetzlichen Grenzwerte, doch aus ihrer Sicht wird sich das ändern müssen. »Dann steht in vielen Klärwerken in Deutschland der Ausbau einer vierten Reinigungsstufe an.« In der Schweiz sei das an vielen Stellen schon erfolgt. Die Forscher wollen Xenokat weiterentwickeln, um noch weitere Xenobiotika zu erfassen.
