Im Projekt werden Verfahren zur Entfernung von Antibiotikarückständen und Erbgutfragmenten mit Resistenzinformationen (Resistenzgenen) aus Abwasser unter realen Bedingungen geprüft. Ziel ist es, praxistaugliche, wirksame Reinigungsschritte zu identifizieren, die den Schutz von Umwelt und öffentlicher Gesundheit verbessern.

• Abwässer der Ruhrlandklinik sowie Proben aus dem Klärwerk Dinslaken wurden beprobt und analysiert.
• Zwei Reaktoren wurden erfolgreich geplant, gebaut und im Laborbetrieb getestet.
• Im Fokus steht die Photokatalyse, ein Verfahren, bei dem lichtaktive Materialien Schadstoffe durch Lichtanregung chemisch abbauen.
• Zur belastbaren Bewertung wurde eine analytische Multimethode (LC-MS/MS) entwickelt und validiert, mit der 21 Antibiotika im komplexen Medium Abwasser zuverlässig nachgewiesen werden können.

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• Funktion unter Realbedingungen: Die Photokatalyse zeigte in realem Abwasser eine gute Wirksamkeit bei der Reduktion von Antibiotikarückständen.
• Resistenzgene/DNA: In der aktuellen Versuchskonfiguration werden Resistenzgene nicht zuverlässig entfernt. Ein zentraler Grund ist, dass DNA überwiegend an feste Partikel gebunden ist und somit in der Festphase vorliegt, die durch Photokatalyse allein nicht sicher erfasst wird.
• Kombinationskonzept: Aus den Ergebnissen ergibt sich, dass die Kombination von Photokatalyse mit Membranfiltration fachlich sinnvoll ist. Membranfiltration wirkt wie ein sehr feines Sieb, hält Partikel – und damit partikelgebundene DNA – zurück und ergänzt die Photokatalyse, die gelöste organische Moleküle wie Antibiotika adressiert.
• Analytik: Die neu entwickelte, robuste LC-MS/MS-Multimethode ermöglicht den zuverlässigen Nachweis von 21 Antibiotika in Abwasser, trotz der analytischen Herausforderungen durch wechselnde und störende Matrixbestandteile.
• Punktquellen: Krankenhäuser wurden als relevante Punktquellen für Antibiotikarückstände bestätigt. In Abwässern der Ruhrlandklinik wurden Konzentrationen gemessen, die teils um ein Vielfaches über typischen Werten aus kommunalen Kläranlagen liegen.

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• Für eine wirksame Entfernung von DNA/Resistenzgenen ist die Abtrennung von Partikeln zwingend erforderlich. Daher ist ein kombiniertes Verfahren aus Photokatalyse und (Membran-)Filtration angezeigt.
• Eine dezentrale, gezielte Behandlung an Punktquellen – insbesondere in Krankenhäusern – ist sinnvoll, um hohe Konzentrationen frühzeitig zu mindern und die Belastung in klärwerkseitigen Mischströmen zu reduzieren.

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• Weiterführende Erprobung kombinierter Photokatalyse- und Membranprozesse an Punktquellen.
• Optimierung von Betriebsparametern unter Realbedingungen und Übertragbarkeit auf den Praxisbetrieb.

Das Projekt belegt die Eignung der Photokatalyse zur Reduktion von Antibiotikarückständen unter Realbedingungen und zeigt, dass zur Entfernung partikelgebundener Resistenzgene eine ergänzende Filtration erforderlich ist. Die entwickelte LC-MS/MS-Multimethode stellt eine belastbare Grundlage für das Monitoring dar. Die Ergebnisse unterstützen die gezielte, dezentrale Behandlung an Kliniken als wirksamen Baustein zukünftiger Reinigungskonzepte.

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