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Sonnenlicht kann Wasser reinigen

Mit normalen Pet-Flaschen können arme Menschen ihr Trinkwasser desinfizieren. Hinter der simplen Technik steckt viel Forschung.

Nach etwa sechs Stunden ist das Wasser frei von Durchfallerregern.

Alle 15 Sekunden stirbt auf der Welt ein Kind an Durchfall. Der Grund ist verunreinigtes Trinkwasser. Noch immer haben mehr als eine Milliarde Menschen keinen Zugang zu Wasser von guter Qualität, das heisst Wasser, in dem keine gefährlichen Krankheitserreger lauern.

Diese Keime abzutöten, ist für die Betroffenen mit herkömmlichen Massnahmen nicht immer möglich. «Wasser abzukochen oder es mit Chlor zu versetzen, wird oft in den Entwicklungsländern nicht gemacht», sagte Martin Wegelin vom Eidgenössischen Wasserforschungsinstitut Eawag kürzlich an einer Pressekonferenz. Der Grund: Strom, Kerosin und Holz seien zu teuer oder zu knapp, ebenso die Chemikalien zur Chlorierung.

Die Idee, Wasser mit Hilfe von Sonnenlicht zu desinfizieren, hatte bereits vor 25 Jahren ein libanesischer Mikrobiologe. Seine ersten Untersuchungen wurden allerdings von der Fachwelt nicht anerkannt. «Wir wollten genau wissen, welches Potenzial hinter der Idee steckte», so Wegelin. Er gründete an der Eawag ein Team, das dieses Verfahren wissenschaftlich untersuchte und weiterentwickelte. Herausgekommen ist «Sodis». Diese Abkürzung für Solar Water Desinfection klingt fast ein wenig zu pompös für die simple Methode. Denn Sodis ist nur eine Plastikflasche, genauer eine Pet-Flasche, die mit Wasser gefüllt in die Sonne gelegt wird. Nach etwa sechs Stunden ist das Wasser darin frei von Durchfallerregern.

Tatsächlich ist das Verfahren so einfach, dass Forscher, Politiker und die betroffenen Menschen in den Entwicklungsländern zunächst skeptisch waren. Das Schwierige an Sodis ist nicht die Handhabung, sondern den Menschen zu vermitteln, wie wichtig sauberes Trinkwasser ist und wie einfach sie es erhalten können. «Die Leute, die von klein auf mit Durchfall aufgewachsen sind, wissen oft nicht, dass sie diese Krankheit vermeiden können», so Wegelin. Eine Verhaltensänderung herbeizuführen, sei deshalb ein langwieriger Prozess. «Es reicht nicht aus, nur ein einziges Mal zu erklären, wie nützlich Sodis ist und wie es wirkt», weiss Wegelin aus Erfahrung. Die Anwendung von Sodis ist für die bedürftige Bevölkerung kostenlos - bis auf den Kauf der Pet-Flaschen. Geld benötigt das Projekt jedoch für die Schulung der Dorfbewohner.

Doch so simpel, wie das Prinzip Sodis auf den ersten Blick wirkt, ist die Wasserdesinfektion durch das Sonnenlicht nicht. «Auch einfache Verfahren brauchen oft Spitzenforschung», sagte Alexander Zehnder, Präsident des ETH-Rats und ehemaliger Leiter der Eawag. Tatsächlich steckt eine Menge wissenschaftlicher Tüftelei hinter Sodis. So haben die Eawag-Forscher zum Beispiel mit Glasflaschen oder selbst hergestellten Plastiksäcken experimentiert, bis sie schliesslich auf das optimale Gefäss, die Pet-Flasche, kamen.

Dazu mussten sie genauer untersuchen, wieso die Keime absterben. Ist das Sonnenlicht der entscheidende Faktor oder die Wärme? Zwar sind die Abläufe noch nicht im Detail verstanden. Aber die Forscher wissen, dass der Anteil des Sonnenlichts, der auch die Haut bräunt, eine entscheidende Rolle spielt. Schon bei 20 Grad Celsius richten die UVA-Strahlen erste Schäden bei den Organismen im Wasser an. «Wir haben dazu Versuche im Labor mit Sonnenlicht und künstlichem Licht gemacht», erklärt Thomas Egli von der Eawag.

Gefärbtes Pet ist nicht geeignet

Die transparente Pet-Flasche ist optimal, weil genügend UVA-Licht ins Wasser eindringen kann. «Viele Glasflaschen oder gefärbte Pet-Flaschen, ob braun oder grün, sind hingegen nicht geeignet», fügt Zehnder an. Die Wissenschaftler mussten auch prüfen, ob durch das Verfahren schädliche Stoffe aus dem Plastik ins Trinkwasser gelangen könnten. «Auch diese Untersuchungen haben wir gemacht», erklärte Zehnder. «Von den Pet-Flaschen geht keine Gesundheitsgefahr aus.»

Die Mikrobiologen schauten genauer hin: Vermutlich schädigt der UVA-Anteil im Sonnenlicht die Hülle der Bakterien, ihre Membranen. Diese sind für den Nährstofftransport in der Zelle nötig. Die Erreger werden dadurch geschwächt und sterben bei hoher Bestrahlung ab. Ohne das UV-Licht würden viele Krankheitserreger erst bei Temperaturen um 50 Grad Celsius abgetötet, so Egli. «Und solch hohe Temperaturen werden bei Sodis in der Regel nicht erreicht.» Sodis habe sich aber beispielsweise auch in Nepal bewährt, erklärte Zehnder. Dort herrschen keine tropischen Temperaturen, dafür sei in der Höhe die UV-Strahlung intensiver. «Bei Bewölkung empfehlen wir den Anwendern weltweit allerdings, die Flaschen an zwei Tagen statt nur einem für sechs Stunden ans Licht zu legen», so Zehnder.

Eine grosse Schwierigkeit für die Wasseranalytiker ist, dass sie viele der Krankheitserreger nur schwer direkt nachweisen können. Viele der Keime können nur mit aufwändigen Methoden und besonderen Sicherheitsmassnahmen im Labor gezüchtet werden, und sie wachsen langsam. Das harmlose menschliche Darmbakterium Escherichia coli gedeiht hingegen schnell im Labor. Deshalb dient es als Stellvertreter. «Wenn E. coli im Trinkwasser vorkommt, ist die Wahrscheinlichkeit gross, dass auch gefährliche Keime hineingelangt sind», erklärt Egli. Mit seinem Team hat der Mikrobiologe ein Verfahren auf den Trinkwasserbereich übertragen, mit dem Mediziner einzelne Zellen zählen und markieren können. Mit Hilfe der so genannten Durchflusszytometrie können die Mikrobiologen jetzt die gesuchten Erreger erstmals schnell im Wasser nachweisen und ihre Menge bestimmen. Sie markierten die Bakterien mit Farbstoffen und spezifischen Antikörpern.

Cholerabakterium ist empfindlich

Die Forscher haben mit dem neuen Verfahren untersucht, wann Sodis drei gefährliche Bakterienarten abtötet, die Durchfallerkrankungen hauptsächlich verursachen: Vibrio cholerae, Salmonella Typhimurium und Shigella flexneri. Die Wissenschaftler fanden, dass die Bakterienarten ganz unterschiedlich reagierten. Das Cholerabakterium Vibrio cholerae war am empfindlichsten, es ging schon bei Temperaturen über 40 Grad Celsius kaputt, während die beiden anderen untersuchten Erreger erst ab 45 Grad Schaden nahmen. Ebenso verhielt es sich bei der Sonneneinstrahlung: Das Cholerabakterium starb als erstes im Licht ab, Salmonella Typhimurium war am widerstandsfähigsten.

Andere internationale Forscher haben Sodis mit weiteren Krankheitserregern getestet, zum Beispiel mit dem einzelligen Durchfallerreger Cryptosporidium oder mit Viren oder Wurmeiern. Wie genau die Mechanismen UV-Strahlung und Hitze all den unterschiedlichen Plagegeistern zu Leibe rücken, müssen weitere Untersuchungen zeigen. «Wir wissen zwar noch nicht genau, wie Sodis wirkt, aber es funktioniert», sagt Egli.

Die unscheinbaren, billigen Wasserflaschen können Menschenleben retten. Das zeigen epidemiologische Studien. Seitdem ganze Dörfer ihre Wasserdesinfektion mit Pet-Flaschen im Alltag durchführen, nahmen Durchfallerkrankungen bei Kindern unter fünf Jahren um 30 bis 70 Prozent ab. Das haben Sodis-Projekte in Usbekistan, Nepal, Bolivien und Indonesien gezeigt.

www.sodis.ch