Was das Bremer Abwasser über Corona-Infektionen verraten könnte

Die Hansewasser ist Teil eins bundesweiten Pilotprojektes: Die Untersuchung des Bremer Abwassers kann Virologen und Politikern wichtige Hinweise geben.

Video vom 13. Mai 2020
Zwei Männer stehen auf dem Gelände eines Klärwerkes in Seehausen.

"Manchmal braucht es Pioniere." Martin Hebeler hat gut Reden – er ist einer dieser Pioniere. Zwei Wochen lang gehört er mit seinen Kollegen bei Hansewasser zu den knapp zwei Dutzend Experten, die sich in deutschen Klärwerken auf die Suche nach den Spuren von Corona-Viren begeben. Hinter dem Projekt der TU Dresden und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ, Leipzig) stecken beeindruckende Möglichkeiten bis zur Erhellung der Dunkelziffer der unbemerkten Infektionen – wenn es denn funktionieren sollte. Was aber noch keineswegs gesichert ist.

Das Projekt führt auf direktem Weg ins Zentrum der aktuellen Corona-Diskussion: Wie hoch ist die Infektionsrate tatsächlich? Wie wirken sich die ersten Lockerungsbeschlüsse auf das Infektionsgeschehen aus? Wie viel Normalität verträgt die Pandemie? Dass solcherlei epidemiologischen und letztlich hochpolitischen Fragen sich unter Umständen am Abwasser entscheiden könnten, hätte bis vor Kurzem niemand vermutet. Bis holländische Forscher daran dachten, dass sich etwa das Kinderlähmungs-Virus gut im Abwasser nachweisen lässt. Funktioniert das auch mit dem Coronavirus?

Das Pilotprojekt könnte Antworten liefern

Es ist schwierig, aber es funktioniert, weiß Hebeler zu berichten. Bei dem Bremer Abwasser-Entsorger Hansewasser ist Hebeler zuständig für Umweltschutz und Qualitätsmanagement. Der promovierte Biologe ist also gut vertraut mit jeglicher Probenentnahme und Analyse in den Klärwerken Seehausen und Farge. Aus früheren Projekten hat Hansewasser gute Kontakte zur TU Dresden. So kam der Kontakt bei diesem Testlauf zustande. Und so ist Hansewasser nun Teil eines Teams, das bundesweit zwei Wochen lang erprobt, bis zu welcher Nachweisschwelle und mit welcher Aussagekraft Corona-Viren in den Kläranlagen aufzuspüren sind. "Da muss man ehrlich sein: Das ist Forschung, bei der man nicht weiß, ob es am Ende funktioniert," sagt Hebeler.

Wozu das Ganze? Vor allem zwei Probleme beschäftigen alle Entscheider: Wie hoch mag die Dunkelziffer der Infizierten sein, wie hoch infolgedessen die tatsächliche Immunität in der Bevölkerung? Und auf der anderen Seite: Welches Tempo nimmt das Infektionsgeschehen auf, wenn bestimmte Einrichtungen von Kindergärten bis Restaurants wieder geöffnet werden dürfen? Die Tür zur Antwort öffnet eine Erkenntnis aus den Niederlanden: Dort war es in einem Fall möglich, Infektionen bereits am Abwasser abzulesen, bevor sie durch einen Corona-Test dokumentiert wurden.

Bremer Abwasser als Corona-Frühwarnsystem

Martin Hebeler steht vor einer Wand
Der Biologe Martin Hebeler ist beim Bremer Abwasser-Entsorger hanseWasser für Umweltschutz und Qualitätsmanagement zuständig. Er leitet die Bremer Teilnahme an dem Pilotprojekt. Bild: Hansewasser | Hansewasser

Das heißt: Da zwischen Infektion und Auftreten der Symptome einige Tage liegen, könnte hier der Schlüssel für eine Früherkennung liegen und damit die schnellere Erkenntnis über Folgen von Lockerungsmaßnahmen. Auch lassen sich Quellen räumlich eingrenzen, wenn es nicht nur Einzelereignisse sind, erläutert Hebeler: "Das ist nicht Theorie; das machen wir regelmäßig bei Schadstoff-Belastungen." Der Trick: Wird in der Abwasser-Probe im Klärwerk ein signifikanter Anstieg der Viruslast festgestellt, kann Hansewasser durch Kanalproben hinter jeder Kanal-Kreuzung den Weg in die Nähe der Quelle aufspüren. Wenn etwa in einer Wohneinrichtung in Hastedt oder einer Firma in Findorff ein verstärkter Corona-Ausbruch abläuft, dann kann die Kanal-Rückverfolgung unter Umständen an den Ort des Ereignisses führen, bevor dort überhaupt ein Verdacht keimen konnte.

Könnte. Vielleicht. Mit Glück.

Man muss sehen. Ja, bis dahin ist es noch ein langer Weg, bei dem vor allem das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung viel Arbeit zu leisten hat. Das Gesamtprojekt ist dreistufig, erläutert Hebeler: 1. geht es um genormte, standardisierte Probenentnahmen im Klärwerk. 2. um Verfahren des "Aufkonzentrierens", das heißt der Filterung minimal weniger Viren-Gen-Spuren, die überhaupt irgendwelchen Analysen zugänglich sind. Und 3. um den Nachweis mittels abgewandelter Verfahren des üblichen Corona-Tests (Abstrich, PCR-Test).

Die mechanische Reinigung in der Kläranlage von hanseWasser
Die mechanische Reinigung in der Kläranlage von hanseWasser. Vor dem Sandfang werden automatisch und über den ganzen Tag verteilt die Wasserproben entnommen. Bild: Hansewasser | Hansewasser

Der erste Punkt liegt in der Verantwortung der Klärwerke und da fühlt Hebeler sich auch ganz heimisch. Schon immer wurden in Klärwerken Proben für alle möglichen Tests und Analysen genommen. Mal sind das Stichproben, mal sind es 24-Stunden-Querschnitte. In jedem Fall "ist das mehr als einmal Kelle reinhalten und Stichprobe nehmen", macht er klar. Automatisch muss regelmäßig Wasser entnommen und zu einer nutzbaren 24-Stunden-Mischung verarbeitet werden. Das ist kompliziert, funktioniert aber zuverlässig. Auch der dritte Punkt – der Gen-Nachweis – ist vergleichsweise einfach. Zwar kann für diesen Nachweis nicht einfach ein Wattestäbchen vom Rachenabstrich in das Glas Wasser gehalten und dann in die Maschine gegeben werden. Doch immerhin können die Virologen sich auf vorhandene und bewährte Reagenzien, Gen-Sequenzen, Marker und was es so braucht stützen und daraus ein geeignetes Verfahren entwickeln.

Erste Ergebnisse geben Anlass zur Hoffnung

Das dickste Brett hat das UFZ zu bohren: Aus der Abwasser-Probe muss etwas aufbereitet werden, was die Nachweisbarkeitsschwelle überschreitet. "Hier geht es um abzählbare Gen-Moleküle," sagt der Biologe Hebeler: "Da wird Neuland betreten." Sonst haben es Analytiker mit Stoff-Konzentrationen zu tun, die um etliche Potenzen höher liegen. "Entscheidend wird die Fähigkeit sein, eine Empfindlichkeit zu erreichen, die nicht erst bei hohen Zahlen von Infizierten verwertbare Ergebnisse liefert. Erste Ergebnisse stimmen uns vorsichtig optimistisch, unter den Grenzwert von 50 Infizierten je 100.000 Einwohner zu kommen," sagt UFZ-Virologe Dr. René Kallies, der im Projekt für die Probenaufbereitung und PCR-Analytik verantwortlich ist.

Für das zweiwöchige Pilotprojekt in der zweiten Mai-Hälfte läuft das Ganze in Bremen erstmal nur im Hansewasser-Klärwerk in Seehausen. Sollte es ein Erfolg werden und ausgebaut werden, ginge es natürlich auch in Farge. Für Hansewasser hängt da nur vergleichsweise wenig Aufwand dran, so Hebeler: Die Probenentnahme ist ohnehin Standard. Die Logistik – also der Versand zum Labor – auch keine Herausforderung. Hilfreich ist das Unternehmen auch noch, weil es Bevölkerungs- und Siedlungs-Strukturdaten mitliefern kann, die die Interpretation der Messwerte unter Umständen verbessern.

Das Potenzial jedenfalls schätzt das UFZ sehr hoch ein, wenn sich das Verfahren bewähren sollte: Wenn die 900 größten Kläranlagen Deutschlands in das System eingebunden würden, ließen sich 80 Prozent des gesamten deutschen Abwasserstroms und eines ähnlich großen Anteils der Bevölkerung im Hintergrund screenen und Ausbrüche frühzeitig erkennen.

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Autor

  • Karl-Henry Lahmann

Dieses Thema im Programm: buten un binnen, 13. Mai 2020, 19:30 Uhr