Hygienische Anforderungen an organische Dünger. aktueller Sachstand. Dr. med. vet; Dipl.-Ing agr. Werner Philipp

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1 Hygienische Anforderungen an organische Dünger aktueller Sachstand Dr. med. vet; Dipl.-Ing agr. Werner Philipp 6. VQSD-Fachveranstaltung

2 Inhalt des Vortrages / Themenbereiche Einleitung Relevanz von Krankheitserregern im Klärschlamm Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Tier Bewertung von Gesundheitsrisiken Behandlungsverfahren für Klärschlämme Aktuelle Situation zum Klärschlamm Aktuelle Situation zu organischen Düngern Zusammenfassung

3 Einleitung in Deutschland fallen jährlich etwa 2 Mio. t Klärschlamm (TS) an. ca. 30% werden als Düngemittel eingesetzt, ca. 20% im sog. Landschaftsbau ca. 50% gelangen zur Verbrennung 3

4 Einleitung Darstellung der Klärschlammentsorgung in Deutschland in den Jahren von (ANONYM, 2009b) 4

5 Einleitung Seit 1982 sind die Anforderungen an die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlämmen in der Klärschlammverordnung (AbfKlärV) in Deutschland geregelt. Den aktuellen rechtlichen Rahmen für die landwirtschaftliche Klärschlammverwertung bildet die AbfKlärV in der seit 1992 geltenden Fassung mit Anforderungen an: - zulässige Schadstoffgehalte, - Aufbringungsverboten auf bestimmten Flächen (Dauergrünland; - Obst- und Gemüseanbau), - Beschränkungen der zulässigen Aufbringungsmengen sowie - Pflichten zur Kontrolle der Qualität (Nährstoffgehalte; Schadstoffbelastungen) der Aufbringungsflächen. 5

6 Einleitung die hygienischen Aspekte, sprich die Belastung des Klärschlammes mit pathogenen Erregern ist bekannt; die Regelungen zur Verwertung des Klärschlammes aus hygienischer Sicht sind zwar definiert und sollen aus seuchenhygienischer Sicht kritisch beleuchtet werden (siehe EHEC-Situation im Mai 2011 in Deutschland) 6

7 Relevanz von Krankheitserregern im Klärschlamm Klärschlamm kann grundsätzlich jeden Erreger enthalten, der mit dem Kot und Urin ausgeschieden wird, human- und tierpathogene Erreger, Zoonoseerreger sowie multiresistente Bakterien. Die Erreger werden mit dem Abwasser in die Kläranlage eingeleitet und gelangen durch die verschiedenen Reinigungsstufen in den Klärschlamm. Insbesondere sind Salmonellen, Shigella, Escherichia coli, Clostridien und Mycobacterium tuberculosis am häufigsten im Klärschlamm. 7

8 Relevanz von Krankheitserregern im Klärschlamm Von besonderer epidemiologischer Bedeutung sind weiterhin Enteroviren, Caliciviren, Cryptosporidien und parasitäre Dauerstadien wie Spulwurmeier. Zoonotische Erreger finden sich vermehrt im Klärschlamm, wenn Schlachthofabwässer eingeleitet werden. außerdem können pflanzenpathogene Erreger enthalten sein, die u.u. auch beim Menschen Erkrankungen hervorrufen können. 8

9 Relevanz von Bakterien im Klärschlamm Obligat Pathogene Salmonella spp. Shigella spp. Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Yersinia enterocolitica Clostridium perfringens Clostridium botulinum Bacillus anthracis Listeria spp. Vibrio cholerae Mycobacterium spp. Leptospira spp. Campylobacter spp. Staphylococcus + Streptococcus Fakultativ Pathogene Escherichia Klebsiella Enterobacter Serratia Citrobacter Proteus Providencia Multiresistente Bakterien; z. B. ESBL 9

10 Virusgruppe Enterovirus Auswahl von Typen Hervorgerufene Krankheiten oder Symptome Poliovirus 3 Poliomyelitis, Meningitis, Fieber Coxsackievirus A 24 Herpangina, Atemwegsinfektion, Meningitis, Fieber Coxsackievirus B 6 Myocarditis, Herzmissbildungen, Atemwegserkrankungen, Hautausschläge, Meningitis, Fieber Echovirus 34 Meningitis, Atemwegserkrankungen, Hautausschläge, Durchfall, Fieber Weitere Enteroviren 4 Meningitis, Atemerkrankungen, Konjunktivitis, Fieber Adenovirus 41 Atemwegserkrankungen, Augeninfektionen Reovirus 3 nicht definiert Hepatitis A-virus 1 Hepatitis Rotavirus 4 Erbrechen und Durchfall Astrovirus 5 Gastroenteritis Norovirus Norwalk 2 Erbrechen und Durchfall Coronavirus 1 Erkältung Adeno-associated Virus Parvovirus 2 Darminfektionen 4 nicht genau definiert aber mit Atemwegserkrankungen bei Kindern vergesellschaftet 10

11 Relevanz von Parasiten im Klärschlamm Protozoa Cestodes Nematodes Cryptosporidia parvum Entamoeba histolytica Giardia lamblia Toxoplasma gondii Sarcocystea spp. Taenia saginata Taenia solium Diphyllobothrium latum Echinococcus granulosus Ascaris lumbricoides Ancylostoma duodenale Toxocara canis Toxocara cati Trichuris trichiura 11

12 Mögliche Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Tier Eine mögliche Infektion von Mensch oder Tier hängt von den Eigenschaften der Erreger, den Infektionsdosen und der Empfänglichkeit der Zielorganismen ab sowie von hygienischen Maßnahmen gegen die Infektionsquellen und die Übertragung der Erreger. Die vorhandenen Bedingungen in einem Gebiet, d. h. Klima, Entwicklung des Gesundheitswesens, hygienische Verhältnisse und das Vorhandensein von biologischen Vektoren sind hierbei von entscheidender Bedeutung 12

13 Mögliche Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Tier Zu den relevanten Eigenschaften eines Erregers gehören: - die Widerstandsfähigkeit in der Umwelt (Tenazität), - die Übertragbarkeit, - die Ansteckungskraft, - die Haftfähigkeit, - das Eindringungsvermögen, - die Inkubationszeit und die Virulenz. Diese Eigenschaften entscheiden über die Infektiosität eines Erregers, - d. h. kann er überhaupt infizieren, - geschieht dies häufig oder eher selten. - werden die Erreger oral, aerogen, über die Haut, Schleimhaut, über Wunden, Stiche oder Bisse oder diaplazentär aufgenommen. 13

14 Bewertung von Gesundheitsrisiken Risiko wird definiert als die Möglichkeit des Zusammentreffens irgendeiner Form des Leids, des Verlustes oder Schadens. die FAO/WHO definiert Risiko als die Wahrscheinlichkeit einer gesundheitlichen Schädigung und daraus resultierender Konsequenzen, die sich aus einer Gefahr ergibt. Gefahr gilt als ein Faktor von biologischer, chemischer oder physikalischer Natur mit der Eigenschaft, eine Gesundheitsschädigung hervorrufen zu können 14

15 Bewertung von Gesundheitsrisiken Die Risikoanalyse besteht nach FORSYTHE (2002) aus vier Komponenten: die Gefahrenerkennung (sie steht an erster Stelle) die Risikoeinschätzung: sie identifiziert das Risiko und Faktoren, die es beeinflussen das Risikomanagement: es zeigt, wie das Risiko kontrolliert oder verhindert werden kann; die Risikokommunikation: sie informiert andere über das Risiko 15

16 Behandlungsverfahren für Klärschlämme Klärschlammbehandlungsverfahren können Infektionsrisiken für Mensch und Tier zuverlässig ausschliessen. Der Entwurf zur Novellierung der Klärschlammverordnung (Stand: ) listet Verfahren zur Reduzierung seuchenhygienischer Risiken auf. Bisher gibt es allerdings nur lückenhaftes Wissen zur Beeinflussung der Verfahren auf phytopathogene Erreger. 16

17 Behandlungsverfahren für Klärschlämme A Verfahren, bei denen die erforderlichen Behandlungstemperaturen durch Fremderhitzung erreicht werden: Schlammpasteurisierung thermische Konditionierung B Verfahren, bei denen die erforderlichen Behandlungstemperaturen durch Selbsterhitzung und chemische Reaktionswärme erreicht werden: aerob-thermophile Schlammstabilisierung Schlammkompostierung in Mieten Kompostierung von Klärschlamm in Reaktoren Zugabe von ungelöschtem Kalk zum Klärschlamm (Zugabe von Branntkalk). 17

18 Behandlungsverfahren für Klärschlämme C Verfahren, die zu einer ausreichenden ph-wert-verschiebung führen Zugabe von Kalkhydrat im Zuge der Schlammbehandlung (z. B. bei der Schlammkonditionierung) D Verfahren, die durch langfristige Aufbewahrung zu einer Reduktion der Schadorganismen führen. Langzeitlagerung von Nassschlamm und von entwässertem Schlamm Klärschlammbehandlung in Pflanzenbeeten E Trocknungsverfahren die Hochtemperaturtrocknung (HTP) 18

19 Aktuelle Situation zum Klärschlamm In Erinnerung an die EHEC-Situation im Jahre 2011 (60 Todesfälle) muss davon ausgegangen werden, dass die Möglichkeit der Verbreitung von Infektionserregern für Mensch und Tier, insbesondere bei der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung, auch der Gülledüngung und der Verwertung nicht hygienisierten Gärreste permanent besteht. Es werden nachfolgend Szenarien zur Gestaltung einer zukünftigen organischen Düngerverwertung dargestellt, die insbesondere den Schutz der Umwelt vor der vermeidbaren Kontamination mit Erregern bei der Klärschlammanwendung zum Ziel haben. 19

20 Aktuelle Situation zum Klärschlamm Die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlämmen sollte nur dann erfolgen, wenn zuvor eine Reduzierung der Schadorganismen im Klärschlamm stattgefunden hat. Dies insbesondere vor Hintergrund eigener Versuche zum möglichen Eindringen von Salmonellen über die Wurzelhärchen in die Pflanze. Auch andere human- und tierpathogene Erreger können bei entsprechenden Voraussetzungen über die Wurzeln aus den organischen Düngern und Klärschlämmen bzw. dem Boden aufgenommen werden. Welche Faktoren diese Vorgänge grundlegend beeinflussen, muss noch in bereits formulierten Forschungsvorhaben erarbeitet werden. 20

21 Aktuelle Situation zum Klärschlamm In einer Gefährdungsbeurteilung wurden Klärschlämme, Gülle und Gärreste in Risikoklasse III eingestuft ( größtes Risiko ) Aufgrund dieser Risikobeurteilung sollten Klärschlämme vor der landwirtschaftlichen Verwertung grundsätzlich einer Behandlungspflicht zur Hygienisierung unterworfen werden. Die Behandlungspflicht könnte allerdings entfallen, sofern eine regelmäßige Qualitätsüberwachung durch die Teilnahme an einer Gütesicherung mit ergänzenden mikrobiologischen Untersuchungen erfolgt und Richtwerte für Salmonellen und E. coli unterschritten sind. 21

22 Aktuelle Situation zum Klärschlamm Wie könnte die Richtwertregelung aussehen? in vier von fünf Proben max. 100 Salmonellen in 1 g (1 x 10 2 KBE/g) der Höchstwert darf in einer Probe max. 500 betragen (5 x 10 2 KBE/g). Wird der Höchstwert überschritten, empfiehlt sich entweder eine hygienisierende Behandlung des Schlammes oder eine kontaminationsfreie Lagerung von bis zu 6 Monaten. Vor der landwirtschaftlichen Verwertung des gelagerten Schlammes muss eine erneute quantitative Untersuchung auf Salmonellen durchgeführt werden. Die Anzahl an Escherichia coli soll maximal KBE/g (1 x 10 3 KBE/g) Klärschlamm betragen. 22

23 Aktuelle Situation zu organischen Düngern Vor dem Hintergrund des neuen Tiergesundheitsgesetzes (am 27. Mai 2013 verkündet!), das zunehmend auf Erhaltung der Tiergesundheit durch Vorbeugung abzielt, hat die Hygiene aktuelle Bedeutung erfahren. Dementsprechend müssen alle Möglichkeiten für Maßnahmen zur Sicherung der hygienischen Unbedenklichkeit durch Behandlung und Überwachung der organischen Dünger bei der Herstellung, Abgabe und Verwertung genutzt werden. Zu diesem Zweck ist auch das Düngemittelrecht gefordert. Folgende Handlungsempfehlungen lassen aus Ergebnissen eines Forschungsvorhabens der Universität Hohenheim (2013) ableiten: 23

24 Aktuelle Situation zu organischen Düngern Die Abgabe oder Aufbringung risikobehafteter organischer Dünger wie der Gülle und entsprechender Düngemittel fäkaler tierischer und menschlicher Herkunft auf die Bodenfläche ist nur zulässig, wenn ihre hygienische Unbedenklichkeit durch die Anwendung eines wirksamen Behandlungsverfahrens nachgewiesen wurde. Die Behandlungspflicht z.b. bei Vergärung von Gülle in Biogasanlagen ist insbesondere dann geboten, wenn regional Gülle- und Nährstoffüberschüsse anfallen und in andere Regionen transportiert werden müssen. Hierbei ist die Voraussetzung, dass die Biogasanlage entweder eine Vollstromhygienisierung (Pasteurisierung aller Substrate incl. Gülle) oder thermophile Fahrweise entsprechend den Vorgaben der BioAbfV betreibt (Behandlungspflicht Hygienisierungsbonus ). 24

25 Aktuelle Situation zu organischen Düngern Zur Erleichterung der Überwachung für Düngemittel wie Gülle aus Biogasanlagen und Gärreste, die in Verkehr gebracht werden, könnten Erleichterungen hinsichtlich des Einzelnachweises der hygienischen Unbedenklichkeit gewährt werden, wenn eine regelmäßige Qualitätsüberwachung durch die Teilnahme an einer Gütesicherung mit ergänzenden mikrobiologischen Untersuchungen erfolgt und die jeweils vorgegebenen mikrobiologischen Richtwerte eingehalten werden (Untersuchungspflicht - Erleichterungsbonus ). Zusammenwirken von Düngemittel- und Klärschlammverordnung (siehe Vortrag J. Schäfer) 25

26 Aktuelle Situation zu organischen Düngern Anmerkung: Nachdem die Bund/Länder-Arbeitsgruppe zur Strompreissicherung im EEG nun fünf Mal getagt und nach der Sitzung am 19. März 2013 beschlossen hat u.a. die bereits rechtlich verbindlich zugesagten Vergütungen für Bestandsanlagen nicht nachträglich zu kürzen, sollte spätestens vor Beginn der nächsten Legislaturperiode, wenn eine grundlegende EEG-Reform in Angriff genommen werden soll, darauf eingewirkt werden, in den Güllebonus einen zusätzlichen Hygienebonus zu integrieren bzw. einen eigenständigen Hygienebonus zu schaffen, damit jene Biogasanlagenbetreiber eine notwendige und auch berechtigte Zulage bekommen, die seuchenhygienisch unbedenkliche Gärreste produzieren, entweder durch eine Vollstromhygienisierung, oder durch das Betreiben einer thermophilen Anlage bzw. Kompostierung der separierten Gärreste, und damit eine nachhaltige Landwirtschaft und einen aktiven Umweltund Verbraucherschutz praktizieren. 26

27 Zusammenfassung Eine Gefährdungsbeurteilung zur landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung hat ergeben, dass aus seuchen- und phytohygienischer Sicht Klärschlämme neben anderen kritischen organischen Düngern (Gülle und Gärreste) einer Behandlung zum Zwecke der Hygienisierung unterzogen werden sollten. Diese Forderung könnte in einer Änderungsverordnung zur Düngemittelverordnung formuliert werden. 27

28 Zusammenfassung bis die Gesetzgebung reagiert, sollten zukünftig nur qualitätsgesicherte Klärschlämme landwirtschaftlich verwertet werden die: 1. auf Salmonellen qualitativ und quantitativ mit Richtwertregelung untersucht sind und 2. Maßnahmen zum Arbeitsschutz beim Handling von Klärschlamm berücksichtigt sind sowie 3. Anwendungskonzeptionen beachtet werden und die Sicherstellung der ordnungsgemäßen Ausbringung und Einarbeitung gewährleistet ist. 28

29 Danksagung Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit 29