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Pandemie-Bekämpfung aus dem Gully
Berliner Wasserbetriebe implementieren Frühwarnsystem für Corona-Hotspots

Frühwarnsystem fürs Infektionsgeschehen

Ca. 130.000 Tote forderte die Corona-Pandemie bis April 2022 in Deutschland. Registriert wurden 22 Millionen Infizierte. Die Dunkelziffer ist vermutlich fast doppelt so hoch. In der Folge griffen Maßnahmen, die Infektionen verhindern sollten, zu spät. Ein neuer Lösungsansatz könnte ein wichtiger Baustein dafür sein, die Pandemie gezielter zu bekämpfen: Ein Frühwarnsystem aus dem Abwasserkanal.

Die Berliner Wasserbetriebe konnten zeigen, dass Abwasser als Frühwarnsystem für das Infektionsgeschehen bei Covid-19 genutzt werden kann. Mithilfe einer Hygiene-Monitoring-App lassen sich Infektionsherde genau vorhersagen, im Schnitt sieben Tage, bevor Tests und Labore anschlagen. Mit dieser Lösung können Abwasseranalysen einen Beitrag leisten, um Pandemien einzudämmen. OPITZ CONSULTING durfte den Piloten technisch begleiten.

Die Herausforderung

Laut einer Studie der Uni Mainz wissen mehr als 40 Prozent aller mit Sars-CoV-2 Infizierten nichts von ihrer Infektion. Das macht es schwer, gezielt gegen die Pandemie vorzugehen. Dabei könnten genauere Angaben dabei helfen, Ärzte und Krankenhäuser besser vorzubereiten und Maßnahmen wie Maskenpflicht, Impfkampagnen oder Lockdowns punktuell zu steuern.

Schon länger werden Möglichkeiten gesucht, um zu genaueren Zahlen zu gelangen. Eine dieser Möglichkeiten versteckt sich unter der Erde, genauer: in der Kanalisation. Das Wasser, das dort fließt, könnte Auskunft geben über sämtliche Viren und Erreger, die wir in uns tragen. Aber kann eine Abwasseranalyse wirklich helfen, die Pandemie zu bekämpfen? Aufgrund der komplexen Zusammensetzung des Abwassers und zahlreicher Einflüsse im Kanalnetz ist es nicht einfach, belastbare Daten aus den Laboranalysen zu generieren.

Ein Pilotprojekt der Bundesregierung sollte es zeigen. Die Berliner Wasserbetriebe wurden gemeinsam mit dem Landesamt für Gesundheit und Soziales beauftragt, das Projekt durchzuführen. OPITZ CONSULTING durfte die Software für dieses Vorhaben entwickeln und die gesammelten Daten auswerten.

Die Lösung

Über mehrere Monate untersuchte das Labor der Berliner Wasserbetriebe zweimal wöchentlich den Zulauf des Klärwerks Ruhleben, in dem das Abwasser von ca. 1,2 Millionen Bürgern der Stadt gereinigt wird. Ebenso das Wasser aus mehreren einleitenden Pumpwerken. Die Proben wurden auf das Vorhandensein von Covid-Virenstämmen hin geprüft.

Anschließend wurden die Analysedaten in einer digitalen Plattform, der Hygiene-Monitoring-App, zusammengeführt, aufbereitet und mit den Daten des Robert-Koch-Instituts verglichen. Vergleichswerte waren unter anderem die Gesamtzahl der Infizierten, neue Coronavarianten und die 7-Tage-Inzidenz.

Manuel Juschkewitz

Senior Business & IT Analyst

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Kundenzitat

„Die im Zusammenwirken mit OPITZ CONSULTING und unserem Partnerlabor Amedes stetig weiter verfeinerte Lösung hat gezeigt, dass sogar ein einziges Klärwerk mit großem Einzugsbereich für die Prognose des Covid-19-Infektionsgeschehens der gesamten Stadt ausreicht. Eine echte Chance für die Pandemiebekämpfung“

Dr. Uta Böckelmann, Mikrobiologin und Laborleiterin, Berliner Wasserbetriebe

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Schneller als das RKI

Die Ergebnisse glichen den vom Robert-Koch-Institut (RKI) publizierten Werten bis ins Detail – nur dass sie bereits sieben Tage früher vorlagen. Dabei war das Abwasser-Screening nicht nur schneller als die PCR-Tests aus Mund- und Nasen-abstrichen, sondern es lieferte mit einer sehr geringen Anzahl an Proben die gleichen Grundaussagen.

Neben der absoluten Viruslast erlaubt das Monitoring auch Aussagen über aktuell vorherrschende Virusvarianten wie Delta oder Omikron und auch eine Quantifizierung der Untervarianten wie BA.1 zu BA.2.

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Wasseranalyse per App

Die Hygiene-Monitoring-App ist die zentrale Plattform zum Austausch und zur Visualisierung von Covid Daten im Berliner Abwasser. Sie bietet Schnittstellen für alle beteiligten öffentlichen Ämter, Wasserbetriebe und Labore und ermöglicht die schnelle Anbindung weiterer Bundesländer und Partner.

In zyklischen Weiterentwicklungsschritten verfeinerten wir die App, um sie maßgeschneidert an die Wünsche und Bedürfnisse ihrer Nutzer anzupassen. Dabei war uns wichtig, dass wir uns mit allen, die diese App nutzen, auf Augenhöhe begegnen und unterschiedliche Perspektiven zur Pandemie-bekämpfung zusammenbringen.

Verwendete Technologien

AWS (RDS, Lambda, CloudFront, Cognito)

Python

AngularJS

Jupyter Notebooks

Terraform

GitLab

Wie konnten wir helfen?

  • Entwicklung und Konzeption der Hygiene-Monitoring-App
  • Automatisierte Datenübertragung und Anbindung an bestehende Systeme
  • Schnittstellendesign
  • Beratung, Entwicklung und Betrieb der Cloud-Infrastruktur
  • Herausarbeiten durch Data-Science-Methoden
  • Agiles Vorgehen mit mehreren Iterationen
  • Feedbackschleifen in die Entwicklung einbezogen
  • Unterstützung mir skalierbaren Teams

Vorteile und Nutzen

Die Berliner Wasserbetriebe konnten mit dem neuen Vorgehen Pionierarbeit leisten und dazu beitragen, die Corona-Pandemie zielgerichteter zu bekämpfen.

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Kundeninfos

Die Berliner Wasserbetriebe sind die größten Wasserversorger und Abwasserentsorger Deutschlands. Zudem legen sie ein Augenmerk auf ein ökologisch, ökonomisch und sozial nachhaltiges Management des Wasserkreislaufs

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