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Medikamenten-Abfälle: Saubere Pillen für die Umwelt

Foto: Marcus Führer/ picture-alliance/ dpa/dpaweb

Medikamente Abbaubare Pillen statt Arznei im Wasser

Gegen fast jedes Leiden hilft die passende Pille, doch in Flüssen werden die Heilmittel zum Problem: Jeden Tag landen tonnenweise Arzneien in der Kanalisation. Wissenschaftler entwickeln jetzt biologisch abbaubare Medikamente.
Von Edith Luschmann

"Wenn Kennedy nicht gesagt hätte, wir wollen jetzt auf den Mond, dann wären wir nie dort gewesen", sagt Klaus Kümmerer und lächelt. Diese freundliche, aber selbstbewusste Ansage des Chemikers gilt allen, die nicht an seine Vision glauben: eine Welt, in der Medikamente keine Gewässer mehr belasten. Doch obwohl dieses Ziel viel näher und auch sinnvoller erscheint als zu Kennedys Zeiten die Mondlandung, stößt Kümmerer immer wieder an Grenzen.

Dabei zeigen Messungen weltweit, dass Flüsse und Seen voll von Arzneimittelrückständen sind. Gerade einmal zehn Prozent aller Proben wurden in einer europaweiten Studie als "sehr sauber" eingestuft. Vor allem Schmerzmittel, Antibiotika und Psychopharmaka belasten unsere Umwelt. Pro Liter geht es dabei um Mengen im Nanogrammbereich. Das ist etwa so viel, als würde man einen Zuckerwürfel mit Penizillin im Wannsee auflösen. Doch die Wissenschaftler des deutschen Forschungsprojekts "start" gehen aufgrund der Menge an verkauften Arzneimitteln davon aus, dass jeden Tag mehrere Tonnen Wirkstoffe in der Kanalisation landen. Manche Tabletten werden in der Toilette entsorgt. Die meisten wandern jedoch über einen Umweg - den Urin der Patienten - ins Abwasser. Denn der Körper kann oft weniger als die Hälfte des Wirkstoffes abbauen. So gelangt ein buntes Gemisch verschiedenster Arzneien in die Kanalisation.

Welche Wirkung die Mischung der verschiedenen Stoffe hat, ist unklar, Kläranlagen sind größtenteils machtlos. Klaus Kümmerer, Professor für Nachhaltige Chemie und Stoffliche Ressourcen an der Leuphana Universität Lüneburg, ist deshalb überzeugt, dass etwas geschehen muss. "Wir haben dreißig- bis fünfzigtausend Stoffe, die wir als umweltrelevant einstufen - und das noch ohne die Folgeprodukte, die manchmal entstehen", erklärt der Chemiker kopfschüttelnd. "Die können wir nicht vollständig aus dem Wasser filtern, wir können sie nicht mal alle bewerten."

Diazepam übersteht nahezu jede Abwasserbehandlung

So ist meist nicht bekannt, wie lange sich Wirkstoffe in der Umwelt halten. Die Moleküle werden oft schnell von der Umgebung oder von Lebewesen absorbiert. Das Antiepileptikum Diazepam beispielsweise ist noch nach über einem Jahr nachweisbar und übersteht nahezu jede Abwasserbehandlung. Deshalb forscht Kümmerer in seinem Labor intensiv an einer Methode, Pharmaprodukte so zu verändern, dass sie nicht auf Jahre die Umwelt belasten. Lange Zeit bewegte er sich in einer Forschungsnische, kämpfte mit mangelnden Ressourcen. Doch inzwischen interessiert sich auch eine breitere Öffentlichkeit für das Problem. Die Deutsche Umwelthilfe und Apothekerverbände rufen zu verantwortungsbewusstem Umgang mit Medikamenten auf, Bundesregierung sowie EU fördern entsprechende Projekte.

Nur die Hersteller der Medikamente sind noch zurückhaltend. "Es kommt schon vor, dass Leute sagen: Der spinnt doch!", erzählt der Chemiker und klingt dabei, als sei er es gewohnt, seine Arbeit zu verteidigen. Vor allem bei vielen großen Arzneimittelfirmen hält sich die Lust, sich bei der Entwicklung neuer Produkte an noch mehr Zulassungsbedingungen halten zu müssen, deutlich in Grenzen. Die Konzerne fürchten, dadurch weniger Arzneimittel absetzen zu können und scheuen zusätzliche Investitionen.

Es sei sicher sinnvoll, den Eintrag pharmakologischer Substanzen in die Umwelt zu minimieren, räumt der Verband der forschenden Pharmaunternehmen (vfa) ein. Dass man immer mehr Wirkstoffe nachweisen könne, sei aber vor allem das Resultat besserer Nachweismethoden. "In vielen Führungsetagenist nachhaltige Pharmazie einfach noch nicht angekommen - und zwar weder als Problem noch als Chance", glaubt Kümmerer. "Es fehlen Standards und Anreize auf rechtlicher Ebene."

Die Industrie müsste sich von einem ihrer Grundsätze verabschieden: "Wenn ein Wirkstoff am Markt erfolgreich sein soll, dann muss er stabil sein." Das macht ihn aus Sicht der Pharmahersteller wirksam und sicher. "Das ist aber nur Marketing und aus chemischer Sicht nicht unbedingt sinnvoll", behauptet dagegen Kümmerer. Ein Medikament sollte sich zwar nicht verändern, bis es seinen Bestimmungsort im Körper erreicht hat. "Aber dann muss es mit anderen Stoffen reagieren", so der Experte. Ein Pharmakologe könnte die unterschiedlichen Bedingungen nutzen, um einen Wirkstoff zu entwickeln, der zum Beispiel unbeschadet im Magen ankommt, dort mit Enzymen oder Erregern reagiert und nach Verlassen des Körpers zu Kohlenstoff und Wasser abgebaut wird. Doch bisher kommt dieser Aspekt in der Ausbildung nicht vor.

Erste Produkte nachhaltiger Pharmazie liegen bereits vor

Dabei arbeiten Pharmafirmen schon heute mit Computermodellen, um zum Beispiel die Nebenwirkungen ihrer Produkte zu minimieren. Um allerdings auch die Stabilität der Wirkstoffe gezielt zu beeinflussen, fehlt es bisher noch an Daten. Deshalb begann Klaus Kümmerer vor Jahren damit, Chemikalien, die schwer abbaubar sind, zu untersuchen. Er konzentrierte sich dabei auf ihr Grundgerüst, ihre Molekülstruktur, und suchte nach Gemeinsamkeiten. Welche Merkmale treten bei allen extrem stabilen Stoffen auf? Welche Elemente sind immer sehr eng miteinander verbunden?

Wenn es dann an die Stoffentwicklung geht, holt sich Kümmerer die Strukturformel eines Wirkstoffs auf den Computerbildschirm. Der Teil des Moleküls, der therapeutisch wirkt, ist rot markiert und unantastbar. An anderen Stellen können die Wissenschaftler wie in einem virtuellen Modellbaukasten einzelne Atome austauschen oder schwer spaltbare Verbindungen entfernen. Einen ersten derart verbesserten Stoff gibt es schon: Gemeinsam mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum entwickelten die Lüneburger eine Variante eines Krebsmedikaments, das jetzt wirksamer und gleichzeitig besser abbaubar ist.

Bis derart nachhaltige Pharmazie zum flächendeckenden Standard geworden ist, sind Verbesserungen an den Filtersystemen notwendig. Sie sollen wenigsten verhindern, dass zu viele Arzneien in die Gewässer gelangen. "Langfristig ist der vorsorgende Weg zwar sicher der richtige", sagt Maximilian Hempel vom Referat Umweltchemie bei der Deutschen Bundesstiftung Umwelt. "Aber die End-of-pipe-Forschung greift früher."

Leitungswasser ist das am besten kontrollierte Lebensmittel

Eine recht wirksame Methode ist zum Beispiel die Zugabe von Pulveraktivkohle. Die Kohlepartikel können bis zu 80 Prozent der Wirkstoffe abfangen. Sind sie gesättigt, ist jedoch eine aufwändige Reinigung nötig. Vielversprechend könnte auch eine Behandlung mit molekül-knackender UV-Strahlung oder auch die Ozonierung sein: Ozon reagiert mit den Medikamentenrückständen, bis kaum noch Spuren nachweisbar sind. Allerdings entstehen dabei Oxidationsprodukte, die unter Umständen stabiler und gefährlicher sein können als die Medikamente selbst. Langfristige Daten zu diesem Problem fehlen noch.

Das Wasser aus der Leitung schmeckt Klaus Kümmerer noch immer - trotz der Resultate seiner Arbeit. Denn zumindest in Deutschland gilt es als das am besten kontrollierte Lebensmittel. "Für Menschen besteht keine akute Gefahr", betont der Chemiker. Hierzulande müsste ein Erwachsener etwa 2000 Liter Wasser am Tag trinken, um eine bedenkliche Wirkstoffmenge einzunehmen. Ihm gehe es um die Folgen für die Natur und um Vorsorge. Ob die dauerhafte Aufnahme sehr geringer Medikamentendosen dem Menschen schadet, weiß man noch nicht. Bei Fischen allerdings wurden schon negative Auswirkungen nachgewiesen.

Ginge es nach Klaus Kümmerer, ist in zwanzig Jahren mindestens die Hälfte aller Arzneimittel nachhaltig. "Mein Ziel ist, dass sich diese Idee durchgesetzt hat, wenn ich in den Ruhestand gehe und meine Professur nicht mehr benötigt wird." Von Kennedys berühmter Rede bis zur Mondlandung vergingen acht Jahre. Folgt Kümmerer auch nur annähernd seinem Vorbild, stehen die Chancen gut, dass ihm das auch gelingt.

Dieser Artikel stammt aus "natur" 5/2014, dem Magazin für Natur, Umwelt, nachhaltiges Leben