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Plasma gegen Pillen

Eine Tablette ist rasch geschluckt. Doch die Rückstände, die sie bis ins Trinkwasser hinein hinterlässt, sind hartnäckig. Robert Banaschik rückt den schwer abbaubaren Substanzen mit einer neuen Methode zu Leibe.

  • Leibniz-Gemeinschaft: Immer wieder hört man davon, dass unser Trinkwasser mit Medikamentenrückständen belastet ist. Wie gelangen diese Stoffe überhaupt in die Umwelt?

Robert Banaschik: Meist durch den Patienten selbst. Unser Körper verwertet eingenommene Medikamente nicht vollständig und scheidet viele Stoffe unverändert wieder aus. Der Arzneimittel-Atlas zeigt, dass der Medikamentenkonsum in Deutschland kontinuierlich ansteigt. Eine immer älter werdende Gesellschaft konsumiert dementsprechend auch mehr Arzneimittel. Auch die Anzahl verfügbarer Wirkstoffe wächst. So sind in den letzten Jahren außergewöhnlich viele Medikamente mit neuen Wirkstoffen auf den Markt gekommen.

  • Inwiefern ist das problematisch?

Über das Abwasser gelangen diese Stoffe in den Wasserkreislauf. Im Gegensatz zu Insektiziden oder Pestiziden, deren Einsatz reglementiert werden kann, ist eine Beschränkung bei Arzneimitteln nicht möglich. Denn hinter jeder Medikation verbirgt sich ja ein Patient, der sich Heilung oder Linderung seiner Beschwerden erhofft. Mit dem erhöhten Konsum von Medikamenten steigt aber eben auch die Konzentration pharmazeutischer Rückstände in der Umwelt. Nachweisbar sind zum Beispiel Röntgen-Kontrastmittel, Antiepileptika, Schmerzmittel, Hormone zur Empfängnisverhütung und viele weitere Substanzklassen.

  • Sie sind approbierter Apotheker. Würden Sie sagen, dass dadurch unser Trinkwasser vergiftet ist?

Nein, vergiftet ist unser Wasser nicht. In den geringen Konzentrationen von wenigen Mikro- oder Nanogramm pro Liter, wie man sie üblicherweise in Gewässern finden kann, sind diese Stoffe für den Menschen nicht akut toxisch. Um es vielleicht am Beispiel des Schmerzmittels Diclofenac zu verdeutlichen: Sie müssten rund 15 Jahre lang jeden Tag zwei Liter mit Diclofenac belastetes Wasser trinken, um in den Bereich einer üblichen therapeutischen Dosis zu kommen. Sofern für die Trinkwassergewinnung kein Oberflächenwasser genutzt wird, sollte die Belastung durch pharmazeutische Rückstände sogar geringer ausfallen.

  • Schäden sind bei normalem Konsum also nicht zu befürchten?

Potentielle Langzeitfolgen für Mensch und Umwelt sind schwer abzuschätzen, dafür ist die Datenlage noch zu schwach. In Tierversuchen konnten kürzlich allerdings einige Auswirkungen beobachtet werden. So beeinflusst zum Beispiel Fluoxetin, ein Antidepressivum, bei etwas unter einem Mikrogramm pro Liter die Reproduktionsraten von Schnecken. Östrogene stören sogar im Nanogramm-Bereich das Paarungsverhalten von Amphibien und beeinflussen die geschlechtsspezifische Verteilung in Fischbeständen.

Es muss uns einfach bewusst sein, dass es sich bei Arzneistoffen um sehr potente Substanzen handelt. In Indien und Pakistan sorgten Schmerzmittelrückstände in Nutztieren bei Geiern für Nierenversagen, dies führte zu deren fast vollständiger Ausrottung. Selbst wenn keine direkten Auswirkungen auf den Menschen zu befürchten sind: Bei Arzneimitteln handelt es sich um Stoffe, deren Konzentration in der Umwelt möglichst gering gehalten werden sollte.

  • Warum werden diese Stoffe denn nicht von den Kläranlagen gefiltert?

Das Problem liegt darin, dass die Substanzen chemisch und biologisch sehr stabil sind. Herkömmliche Methoden der Abwasserreinigung mit Hilfe von Bakterien, Aktivkohle oder der Zugabe von Chlor funktionieren nur bedingt. Zudem wird unser Wasser nicht standardmäßig auf Arzneimittelrückstände getestet, da es keine Grenzwerte gibt. Wenn ich das Problem nicht identifiziere, kann ich es natürlich auch nicht bekämpfen. Zwar bemüht sich die EU, Substanzen wie Schmerzmittel oder auch Hormone in einer neuen Überwachsungsliste zu führen, aber diese sind eben noch nicht verbindlich.

  • Wie kann man das Problem in den Griff kriegen?

Neben verbindlichen Grenzwerten brauchen wir eine Technologie, die es der Industrie ermöglicht, solche Grenzwerte kostengünstig einzuhalten. Die Wissenschaft setzt dabei zunehmend auf sogenannte „Advanced Oxidation Processes (AOPs)“, zu denen auch die Plasmabehandlung zählt, an der wir forschen.

  • Was verbirgt sich dahinter?

Frei übersetzt handelt es sich hierbei um fortgeschrittene Oxidationsmethoden. Das Grundprinzip ist die Erzeugung chemisch aktiver Substanzen, also von Radikalen, die Schadstoffe entweder komplett abbauen oder sie für konventionelle Methoden zugänglicher machen. Unter einem Plasma versteht man ein Teilchengemisch, das zumindest teilweise ionisiert vorliegt. Es liegen somit freie Ladungsträger vor, die in verschiedener Weise wirksam werden können – je nach Betriebsparameter der Plasmaquelle. Mit Plasma kann man Oberflächen beschichten, die Wundheilung fördern, zum Beispiel mit Hilfe eines speziellen Pflasters, aber eben auch schwer abbaubare Substanzen knacken.

  • Was leistet Plasma, was Kläranlagen bisher nicht können?

Physikalisches Plasma ist wesentlich wirksamer bei Problemstoffen. Selbst sehr stabile Moleküle wie Röntgenkontrastmittel können mit Plasma aufgeschlossen werden. Weil lediglich elektrische Energie benötigt wird, reduziert das den Bedarf zusätzlicher Chemikalien erheblich.

  • Es entstehen also keine neuen umweltschädlichen Abfälle?

Nach jetzigem Erkenntnisstand entstehen keine giftigen Prozessabfälle. Die einzelnen Plasmakomponenten werden nach Abbau der Arzneimittelrückstände einfach wieder zu Wasser. Man muss aber untersuchen, ob die Abbauprodukte der Arzneistoffe, also die Stoffe, die durch die Interaktion mit den chemisch aktiven Substanzen entstehen, unbedenklich sind. Das ist aber eine Fragestellung, die für alle AOPs gilt.

  • Was ist Ihr Ziel?

Im nächsten Schritt wollen wir klären, inwieweit sich unsere Laborergebnisse auf industrielle Maßstäbe übertragen lassen. Und das große Ziel ist es, das Konzept für die Industrie möglichst energiesparend umzusetzen. Ich bin sicher, dass früher oder später verbindliche Grenzwerte für Arzneimittelrückstände kommen. Spätestens dann benötigen wir ein sicheres, kosteneffizientes und vor allem umweltschonendes Verfahren.

Interview: Marlene Brey

Zur Person

Robert Banaschik ist Diplom-Pharmazeut und Apotheker. Er arbeitet als wissenschaftlicher Mitarbeiter in dem vom BMBF geförderten Projekt PLASWAS am Greifswalder Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie. PLASWAS untersucht Plasmen bezüglich ihrer Möglichkeiten zum effizienten Abbau pharmazeutischer Verbindungen. Schwerpunkt sind Substanzen, die sich bereits als problematisch für den Abbau durch konventionelle Verfahren erwiesen haben. Untersuchungen zur Toxizität möglicher Spaltprodukte und Beobachtung von Wasserqualitätsparameter sind ebenfalls enthalten.

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