Targeted removal of ARGs and facultative pathogenic bacteria in wastewater from AMR hotspots using modular advanced treatment solutions

Målet med HOTMATS-prosjektet er å utvikle og demonstrere effektive og kompakte tekniske løsninger for kildebehandling av avløpsvann fra viktige punktkilder som slipper ut antimikrobiell resistens (AMR). Formålet er å stoppe spredningen av antibiotikaresistente bakterier (ARB), antibiotikaresistensgener (ARG) og andre helsefarlige mikroorganismer fra AMR-punktkilder allerede før disse slippes ut i det kommunale avløpssystemet. Per i dag er avløpssystemet blant de viktigste spredningsveiene for transport av ARB og ARG mellom de tre pilarene i Én-helse, dvs. menneskers, dyrs og miljøets helse, samtidig er ofte infrastrukturen gammel og lekker. De intervenerende løsningene som skal utvikles i HOTMATS, skal bidra til å redusere belastningen av AMR til avløpsnettet og ved de kommunale avløpsrenseanleggene, og dermed bidra til å redusere utslipp av ARB og ARG til miljøet. Dette skal bidra til å minske ukontrollert spredning av AMR til resipienter, og dermed hindre en potensiell tilbakeoverføring av resistens til pasienter og helseinstitusjoner. HOTMATS undersøker egnetheten av ulike prinsipper for rensing av avløpsvann, designer nye systemer for avløpsvannsrensing, og demonstrerer destruering av både ARB og ARG i forurenset avløpsvann fra sykehus. Tre pilotsystemer som anvender de ulike renseprinsippene ozondesinfeksjon, UV-lys og filtrering ble utviklet, og effektiviteten med hensyn til ødeleggelse av ARB og ARG i konsentrerte avløpsvannstrømmer fra et sykehus testes. De undersøkte løsningene skal være mer effektive, ha et mindre fotavtrykk og forbruke mindre energi og ressurser sammenlignet med eksisterende metoder. Dette gjør dem attraktive til bruk som intervenerende løsninger ved punktkilder, enten ettermontert, integrert i gammel bygningsinfrastruktur, eller ved steder med begrenset plass. I løpet av prosjektet ble tre pilotanlegg for ozondesinfeksjon, UV-lys og filtrering designet og installert på VEAS avløpsrenseanlegg. Urenset avløpsvann fra intensiv- og kreftavdelingen på Ullevål sykehus ble hentet og fraktet med sugebil til pilotanleggene. Flere tester ble gjennomført, der renseevnen til ozonering og UV-pilotene ble kvantifisert. Under testene ble flere ozonkonsentrasjoner testet, og relevante resistensgener fra patogene, såkalte ESKAPE-bakterier, som indikerer AMR, ble analysert. Resultatene viser en effektiv rensing av indikatorgenene som er større enn 90%. UV kombinert med ozonering ga bedre resultater enn ozonering alene. Resultatene ble presentert på en rekke konferanser. Filtreringsanlegget er nå ferdigstilt og kobles på de to andre anleggene. I HOTMATS utvikles i tillegg en helt ny rensemetode basert på lysbestråling av avløpsvann. Metoden for å inaktivere ARB og ARG i avløpsvann fra sykehus, avløpsanlegg og slakterier testes for tiden ut i samarbeid med våre tyske og ghanesiske partnere. Det overordnede målet er å øke fjerningsgraden av ARB og ARG ved ulike kombinasjoner av teknologiene (såkalt ‘multi-barriere’ for avløpsvannsrensing), som alene ikke er effektive nok. Noe av arbeidet er publisiert, og en artikkel om en mer avanserte anvendelse skrives for tiden. Overføring av kunnskap, metoder og teknologi fra høyinntektsland til lav- og mellominntektsland utgjør en vesentlig del av HOTMATS-prosjektet. I tillegg belyser vi samfunnsøkonomiske kost-nytte aspekter relatert til anvendelse, kostnader og nytte av teknologiene som utvikles i HOTMATS. Dette skjer i samarbeid mellom afrikanske partnerne.

Goal of HOTMATS is to design, implement and assess modular advanced solutions for effective and decentralized wastewater treatment at selected point sources of antimicrobial resistance (AMR) emergence to minimize AMR spread into the environment. The applied technologies are primarily targeting AMR pollution and pathogens in wastewater streams directly at AMR hotspots. HOTMATS moves away from ‘end-of-pipe’ approaches applied at wastewater treatment plants and address intervention in all three pillars of One-Health. The treatment principles of the used technical solutions are based on combined ozonation/advanced oxidation process, UV-C irradiation, photolysis, and membrane filtration. The superiority of the novel pilot-scale treatment systems as opposed to state-of-the art solutions will be demonstrated by collecting and treating effluents from AMR hotspots, including a hospital (OUS), nursing homes in Oslo, and slaughterhouses. The approach intends to reduce the risk associated with ARB/ARG/FPB spreading from hotspots to the downstream natural environment, and to unburden central WWTPs from AMR pollution. A cost-benefit analysis will be conducted to demonstrate the potential benefits e.g. avoidance of health risks, and costs adopting the new approaches. The modalities for transferring the technology from HICs to LMICs by conducting a willingness to pay study for uptake of decentralized treatment of AMR in LMICs will also be assessed.