Reinhold Keller, Geschäftsführer der Sagamo AG, ist seit 35 Jahren im Bereich der Wasseranalyse tätig. Sein Unternehmen führt Trinkwasseruntersuchungen in Wasserwerken sowie für die Pharma- und Halbleiterindustrie durch und vertreibt ein Gerät, das Paris seit vier Jahren zur Überwachung der mikrobiologischen Wasserqualität in der Seine einsetzt.

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Reinhold Keller entnimmt Proben zur Wasseranalyse aus der Seine © Sagamo

LABO: Herr Keller, die Olympischen Spiele in Paris sind beendet, aber die Diskussion über die mikrobiologische Wasserqualität der Seine wird wohl noch lange andauern. Wie wurde dort die Wasserqualität gemessen und welche Bedeutung haben moderne Messtechniken in diesem Kontext?

Keller: Bei der Analyse der Badewasserqualität steht insbesondere die Konzentration des Indikatorbakteriums Escherichia coli (E. coli) im Fokus. Traditionell wird die Wasserqualität durch Koloniezählung beurteilt. Dabei wird geschaut, wie viele Kolonien sich aus einer Wasserprobe entwickeln. Dies ist die Grundlage der mikrobiologischen Beurteilung, auch in der Badegewässerverordnung.

Wie unterscheiden sich die Ergebnisse dieser traditionellen Methode von denen moderner Messtechniken?

Messstation zur Analyse der Wasserqualität in der Seine © Sagamo

Die traditionellen Methoden, wie die Koloniezählung, erfassen nur die Mikroorganismen, die sich über den Zeitraum der Beobachtung in der exponentiellen Wachstumsphase befinden. Und wirklich nur solche, die auf dem Nährboden, den wir ihnen zur Verfügung stellen, wachsen können. E. coli wird beispielsweise nach 48 Stunden ausgewertet, Legionellen erst nach zehn Tagen. Wenn Bakterien aber erst nach 14 Tagen beginnen, Kolonien zu bilden, bleiben sie unentdeckt.

Das Gerät wird sowohl im Prozess als auch für die mobile Analyse der Wasserqualität eingesetzt. © Sagamo

Das Messverfahren basiert darauf, die Zellen zu öffnen, die Enzyme freizusetzen und ihnen ein Substrat zu präsentieren. Die Enzyme verbinden sich dann mit diesem Substrat und erzeugen als Produkt eine Fluoreszenz, die wir messen können.

So kann ich ihnen direkt sagen, ob es sich um ein Wasser für die Halbleiterindustrie oder ein Wasser für die Pharmaindustrie handelt. Ich sehe auch, ob es ein sehr sauberes oder verunreinigtes Trinkwasser ist, oder ob das Wasser eine schlechte Qualität hat, bei der sie sofort handeln sollten. Und das geht innerhalb von 15 Minuten.

Das klingt nach einem deutlichen Fortschritt. Wie ordnen Sie in diesem Zusammenhang die Diskussionen rund um die Wasserqualität während der Olympischen Spiele ein?

Es ist wichtig zu betonen, dass bei den Olympischen Spielen in Paris nicht nur die traditionelle Koloniezählung verwendet wurde, auch wenn das momentan von einigen großen Medien so dargestellt wird. Dadurch wird dieser Eindruck erweckt. Seit vier Jahren setzt Paris den ColiMinder offiziell ein, um die Enzymaktivität zu messen und so eine schnellere und genauere Einschätzung der Wasserqualität zu erhalten. Das geht weit über die traditionellen Methoden der Koloniezählung hinaus.

So konnten wir über die gesamte Zeit feststellen, wie sich die Wasserqualität nach den getroffenen Maßnahmen entwickelt hat, etwa durch den Bau neuer Regenbecken.

Wie sahen Ihre Werte bei den Messungen der Wasserqualität in der Seine aus?

Unsere Messungen haben bestätigt, dass die Grenzwerte eingehalten wurden. Die Normmethode MPN, die ebenfalls genutzt wurde, hat allerdings wirklich nur einen begrenzten Blick auf die tatsächlich vorhandene Anzahl von E. coli.

„Die Messwerte waren innerhalb der Grenzwerte"

Aber auch hier lagen die Messwerte innerhalb der Grenzwerte, die für die Olympischen Spiele festgelegt wurden. Eine gute Badewasserqualität liegt vor, wenn bis zu 1000 Kolonien E. Coli pro 100 Milliliter gefunden werden. Ein Badeverbot wird in der EU bei 1800 Kolonien pro 100 Milliliter ausgesprochen. Bei den Olympischen Spielen lag der Grenzwert unter 1000 Kolonien pro 100 Milliliter.

„E. coli ist nur ein Indikator für pathogene Keime"

Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass E. coli lediglich ein Indikatorkeim ist. Das bedeutet, dass ab einer bestimmten Konzentration davon ausgegangen wird, dass auch andere, möglicherweise pathogene Keime im Wasser vorhanden sind. Diese selbst werden jedoch nicht direkt gemessen.

Können Sie das für unsere Leser etwas genauer erklären?

Ja gerne. Wenn wir 500 Kolonien E.coli haben ist die Wasserqualität laut Badegewässerrichtlinie sehr gut. Aber die E. Coli sind ja gar nicht unser einziges Problem. Nur ein kleiner Bruchteil der E.Coli ist überhaupt für uns Menschen gefährlich. 90 Prozent der E. coli Bakterien sind für uns Menschen völlig harmlos.

Der viel wichtigere Punkt ist: Wenn wir eine erhöhte Anzahl E. coli im Wasser haben, steigt auch die Wahrscheinlichkeit, dass sich andere pathogener Keime dort befinden, die uns schaden können. Nachdem wir aber diese pathogenen Keime gar nicht alle einzeln messen können, wissen wir nicht genau, ob mit Einhaltung des Grenzwertes der Badegewässerrichtlinie auch tatsächlich keine gesundheitsgefährdenden Keime im Wasser vorhanden sind.

Bedeutet das, das Wasser oft gar nicht so sauber ist, wie man nach einer solchen Wasseranalyse denkt?

Die Antwort darauf ist gefährlich. Grundsätzlich müssen wir uns bewusst sein, dass wir mit den Methoden, die wir heute noch anwenden, nur einen Bruchteil der Kontamination detektieren können.

Auch ist E.Coli nicht das wirkliche Problem, sondern wie gesagt, ein reiner Indikatorkeim. Es wird generell angenommen, dass ab einer bestimmten Konzentration E.Coli im Wasser die Gefahr von pathogenen Keimen zu groß ist. Das ist aber nicht nur in der Seine der Fall.

Wie ordnen sie die Diskussionen über erkrankte Schwimmer:innen in diesem Zusammenhang ein?

Das eigentliche Problem ist, dass wir nicht in der Lage sind, die pathogenen Keime einzeln zu messen. Daher können wir nicht sicher sagen, dass die Einhaltung der Grenzwerte der Badegewässerrichtlinie tatsächlich bedeutet, dass keine gesundheitsgefährdenden Keime im Wasser vorhanden sind.

Vereinfacht ausgedrückt: Ich lebe am Bodensee, der auch mal 500 oder 1000 Kolonien an Keimen haben kann. Wenn ich jetzt bei uns schwimmen gehe, habe ich genau das gleiche Risiko, auf pathogene Keime zu stoßen, auch wenn sie in geringer Anzahl vorhanden sind.

Wenn mein Immunsystem nicht bei 100 Prozent ist, kann es sein, dass ich dadurch krank werde – sei es beim Schwimmen im See, im Fluss oder im Meer. Die Gefahr besteht sogar im öffentlichen Schwimmbad, obwohl dort gechlort wird. Ein Restrisiko ist immer vorhanden.

Wie kam es dazu, dass der ColiMinder zur Messung der Wasserqualität in Frankreich eingesetzt wird?

Die Stadt Paris beschloss vor einigen Jahren, als klar wurde, dass die Olympischen Spiele dort stattfinden, die Seine wieder schwimmbar zu machen. Sie evaluierten Messverfahren, die in der Lage sind, die Leitparameter online zu überwachen.

2020 führte Paris eine Studie durch, in der der ColiMinder geprüft wurde. Man entschied, dass das Gerät geeignet sei, um online und vollautomatisch die Kontamination zu überprüfen. Seit vier Jahren werden nun dauerhaft Messungen damit durchgeführt.

Gibt es Geräte anderer Hersteller, die auf diese Art funktionieren?

Die Messung der Enzymaktivität ist grundsätzlich ein bekanntes Verfahren, das seit den 60er Jahren in der Medizintechnik eingesetzt wird, beispielsweise zur Überprüfung von Leber- oder Knochenfunktionen oder zur Messung der Sterilität von Milch.

Entscheidend bei unserem Verfahren ist die Präzision. Ich beschäftige mich schon sehr lange mit Online-Messgeräten für die Mikrobiologie. Es ist relativ einfach, eine starke Kontamination zu messen, das funktioniert gut.

Die Herausforderung besteht aber darin, sehr sauberes Wasser zu überwachen, und hier ist unser Gerät tatsächlich einzigartig.

In welchen Bereichen kommt das Gerät noch zum Einsatz?

Wir sind sehr stark im Bereich der Trinkwasserversorgung und in der Kontrolle von Mineralwasser aktiv. Einige große Mineralbrunnenbetriebe arbeiten bereits mit unserem Gerät, um die Kontrollfrequenz zu erhöhen.

In der Pharmaindustrie geht es um die vollautomatische Überwachung des Wassers, um auch hier die Kontrollfrequenz zu steigern.

„Wir kontrollieren Ultra-Reinstwasser für die Halbleiterindustrie"

Ein weiteres Feld ist die Kontrolle von Ultra-Reinstwasser für die Halbleiterindustrie, wo Bakterien die Wafer zerstören können. In diesen Märkten haben wir entsprechende Pilotprojekte durchgeführt und Referenzanlagen etabliert.

Der nächste große Trend ist die Wasserwiederverwendung, oder Water Reuse. Auch in Deutschland sind wir in diesem Bereich mittlerweile sehr aktiv. Es geht darum, Wasser aus der Kläranlage schnellstmöglich für die Landwirtschaft nutzbar zu machen.

Warum ist eine genaue Wasseranalyse so wichtig?

Im Bereich der Trinkwasserversorgung stehen wir vor der großen Herausforderung, dass sich bei zunehmender Erwärmung die Temperatur in Trinkwasserleitungen, die nicht tief genug im Boden verlegt sind, im Sommer erhöhen kann.

Höhere Temperaturen führen zwangsläufig zu einer höheren Bakterienbelastung. Ähnlich ist es in regenreichen Jahren, wie wir sie aktuell erleben. Durch starken Regen werden viele Düngemittel von der Landwirtschaft in die Flüsse gespült. Diese Flüsse sind oft die Quellen für unser Trinkwasser, da ein großer Teil des Trinkwassers aus Oberflächenwasser gewonnen wird.

Viele Wasserwerke bereiten dieses Wasser direkt auf, und hier schließt sich der Kreislauf: Bei starkem Regen werden Verunreinigungen von den Böden in die Flüsse geschwemmt und finden sich letztlich als Kontamination in unserem Trinkwasser wieder.

Wenn wir sicherstellen wollen, dass unser Trinkwasser mikrobiologisch sauber ist, müssen wir den Kontrollzyklus deutlich erhöhen.

Können Sie mir zum Schluss noch ein Beispiel für eine Anwendung im Prozess und eines für eine manuelle Anwendung im Labor geben?

Wasseranalyse mit dem ColiMinder im Wasserwerk Mörscher Wald der Stadt Karlsruhe © Sagamo

Ja, das Wasserwerk Mörscher Wald der Stadtwerke Karlsruhe ist eine offizielle Referenz von uns. Hier entnehmen wir online Wasser direkt im Prozess aus der Leitung und überwachen es kontinuierlich mit dem ColiMinder.

Das Gerät verfügt aber auch über eine Multi-Sample-Einheit, mit welcher der Betreiber vor Ort manuelle Proben analysieren kann. Bei den Stadtwerken Karlsruhe kombinieren wir also die Online-Messung in einem Trinkwasserwerk mit der manuellen Messung von Proben.

Herzlichen Dank für das Interview.