Corona-Pandemie Abwasseranalysen für mehr Sicherheit und Transparenz

Ein Gastbeitrag von Jürgen Schomakers

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Der Großteil der Maßnahmen, die in den vergangenen zwei Jahren der Eindämmung des Coronavirus dienten, ist bereits passé. Gleichzeitig ist die Pandemie jedoch noch lange nicht vorbei. Glücklicherweise gibt es bereits einige Lösungsansätze, um mit dieser andauernden Herausforderung umzugehen – die Abwasseranalyse ist einer davon.

Im Abwasser kann das Erbgut des Coronavirus nachgewiesen werden
Im Abwasser kann das Erbgut des Coronavirus nachgewiesen werden
(© chayantorn - stock.adobe.com )

In Folge der abebbenden Omikron-Welle sind viele Länder wieder zur alten Normalität zurückgekehrt. Auch in Deutschland ist die Maskenpflicht in den meisten Gebäuden bereits gefallen und der Nachweis auf einen negativen Test wird nur noch in den seltensten Fällen verlangt. Trotzdem ist es wichtig, Vorsicht zu bewahren – vor allem seitens der Behörden. Die Infektionslage weiterhin zu beobachten, spielt für sie eine zentrale Rolle. Denn nur so sind sie in der Lage, frühzeitig Alarm zu schlagen und entsprechende Vorkehrungen zu treffen, sollte im Herbst die Gefahr einer erneuten Infektionswelle bestehen.

Die gute Nachricht ist: Mithilfe von Abwasseranalysen ist genau das möglich. Hier werden dem Abwasser in regelmäßigen Abständen Proben entnommen, die dann auf das Erbgut des Coronavirus untersucht werden. Ist dies im Abwasser nachweisbar, können die Gene zusätzlich sequenziert werden, um festzustellen, um welche Variante es sich genau handelt.

Das hat zahlreiche Vorteile: Zum einen lassen sich Infektionen auf diese Weise im Schnitt eine Woche früher nachweisen als der Bericht der offiziellen Fallzahlen durch das Robert-Koch-Institut (RKI). Und da die Methode nicht vom Durchführen regelmäßiger PCR- oder Antigenschnelltests abhängig ist, die aktuell nur noch in seltenen Fällen verpflichtend sind, wird so die Gesamtbevölkerung erfasst.

Sogar die oft genannte Dunkelziffer lässt sich mit diesen Informationen abschätzen. Das bedeutet, dass es mithilfe von Abwasseranalysen kaum noch zu Verzerrungen kommt, weil sie nicht vom Engagement jedes Einzelnen abhängig sind, und stattdessen das tatsächliche Infektionsgeschehen objektiv abgebildet werden kann. Das bietet den Behörden eine verlässliche Datengrundlage, die das Fällen von Entscheidungen deutlich vereinfacht – vor allem dann, wenn es um das Beschließen oder Lockern von Schutzmaßnahmen geht.

Abwasseranalysen in Deutschland und weltweit

Die Identifizierung von Wasserverunreinigungen ist keine Neuerfindung, sondern stellt ein zentrales Element der Epidemiologie dar. Tatsächlich gelang es dem Londoner Arzt John Snow bereits 1854, einen Choleraausbruch mit einem verschmutzten Brunnen in der Nachbarschaft der erkrankten Haushalte in Verbindung zu bringen. Und auch der Staat Israel griff 1989 bereits auf die Methode zurück, um anhand des Abwassers nachzuprüfen, ob die Kinderlähmung erfolgreich ausgerottet war.

Angesichts dessen ist es nicht verwunderlich, dass Abwasseranalysen auch im Kontext der Corona-Pandemie in einigen Ländern längst zum Standard gehören. Im US-Bundestaat Missouri haben sich beispielsweise verschiedene Behörden zusammengetan, um das Abwasser der Gemeinden zu untersuchen. Zur Visualisierung wurde die ArcGIS-Technologie von Esri hinzugezogen. Mit ihrer Hilfe war es möglich, die gesammelten Daten in einer interaktiven Karte zu veranschaulichen und dadurch einen Überblick über die aktuellen Entwicklungen der einzelnen Regionen Missouris zu bieten. Das Projekt war so erfolgreich, dass die amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention inzwischen ein landesweites Dashboard herausgebracht haben, das die Ergebnisse aller Covid-Abwasseranalysen zusammenfasst.

Doch wie kommt die Methode bisher in Deutschland zum Einsatz? Dass sie auch hierzulande sehr gute Ergebnisse erzielen kann, ist längst bewiesen – und zwar von der Technischen Universität München (TUM) gemeinsam mit dem Sanitätsdienst der Bundeswehr und dem Landratsamt Berchtesgadener Land.

In Zusammenarbeit wurde ein Pilotprojekt im Berchtesgadener Land gestartet, das von der Idee bis zur routinierten Nutzung etwa sechs Monate in Anspruch nahm. Zweimal pro Woche wird hier das Abwasser hinsichtlich des Coronavirus untersucht, wobei die Visualisierung von Fallzahlen und Abwasserbefunden ebenfalls mithilfe der Esri-Software erfolgte. Dadurch konnten alle Informationsebenen in einem zentralen Dashboard dargestellt und aufkommende Trends bereits frühzeitig erkannt werden.

Wurde ein Anstieg der im Abwasser nachgewiesenen Biomarker in einer Gemeinde vermerkte, dann konnten die verantwortlichen Kommunalvertreter in Zusammenarbeit mit dem Gesundheitsamt und Verantwortlichen der TUM dort gezielt auf die Betriebe, Krankenhäuser und Pflegeheime zugehen und dort Tests veranlassen. So wurden unwissentlich Infizierte identifiziert, bevor diese weitere Personen anstecken konnten. Auch die Omikron-Variante ließ sich auf diese Weise im Berchtesgadener Land bereits Ende Dezember 2021 nachweisen.

EU-Projekt

Nachdem die TU München in Zusammenarbeit mit dem Sanitätsdienst der Bundeswehr und Esri im Berchtesgadener Land große Erfolge erzielen konnte, sind Abwasseranalysen im Kontext der Pandemie nun auch in den Fokus der EU gerückt, die beschloss, 3,7 Millionen Euro in das Projekt ESI-CorA zu investieren, an dem insgesamt 48 Standorte beteiligt sein werden. Die Federführung obliegt dem Bundesministerium für Bildung und Forschung, welches sehr eng mit dem Bundesgesundheitsministerium und dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz zusammenarbeitet.

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Auch das RKI, KIT und das Umweltbundesamt sowie die TU München und die TU Darmstadt sind mit involviert. Auf der technologischen Seite verantwortet Esri das gesamte Datenmanagement innerhalb des Projekts und stellt für alle Beteiligten die Cloud-Plattform ArcGIS zur Verfügung. Mit ihrer Hilfe lässt sich von der Entnahme der Proben bis zu deren Auswertung eine barrierefreie Digitalisierung gewährleisten – beispielsweise in Form übersichtlich visualisierter Dashboards. Ähnlich wie im Falle des Corona-Dashboards des RKI werden auch diese Auskunft darüber die aktuelle Infektionslage geben, wobei hier das Abwassermonitoring die nötige Datengrundlage liefert.

Corona bleibt

Um die anhaltende Pandemie dauerhaft in Schach zu halten, ist das aber noch lange nicht genug. Viele Forscher sind sich inzwischen darüber einig, dass das Coronavirus nie ganz verschwinden wird. Stattdessen halten sie es für wahrscheinlich, dass es ähnlich wie die Grippe jeden Winter eine neue, wenn auch weniger schlimme Infektionswelle auslösen könnte. Damit hier hohe Todeszahlen verhindert werden können, muss jetzt gehandelt werden – und zwar nicht nur in einzelnen Gemeinden, sondern flächendeckend.

Fakt ist: Das Rad muss nicht neu erfunden werden. Die Technologie, die es hierfür braucht, ist längst gegeben und könnte innerhalb weniger Wochen für weitere Regionen implementiert werden. Damit das gelingen kann, sind wie so oft nun die Gemeinden am Zug. Sie müssen sich darum bemühen, dauerhafte Abwasseranalysen auf die Beine zu stellen, um die Bevölkerung auch dann zu schützen, wenn eine neue Infektionswelle droht.

Jürgen Schomakers
Managing Partner bei Esri Deutschland

© Esri

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