Aktuelle Forschungsprojekte

Forschungsschwerpunkt

Die Gestaltung einer emissionsarmen und klimaneutralen Anästhesie ist die zentrale wissenschaftliche Fragestellung unserer Arbeit.

Die weltweite Klimakrise ist - wie bereits das IPCC im Weltklimabericht sowie die Autoren des Panels "Countdown on health and climate change" vom The Lancet thematisieren- eine der herausragenden Herausforderungen für die Gesellschaft im 21. Jahrhundert. Unser wichtigstes Ziel in der Anästhesie und Intensivmedizin ist die Erarbeitung von Konzepten und Maßnahmen, um die Emissionen von Treibhausgasen durch den routinemäßigen Einsatz von volatilen Anästhetika auf ein Minimum zu reduzieren.

Neben der Anwendung des Minimal-Flow sowie Metabolic-Flow - Modus setzten wir einen Schwerpunkt auf die Entwicklung von Verfahren zur Rückgewinnung sowie des Recyclings volatiler Anästhetika. Darüberhinausgehend beschäftigen wir uns mit der Frage, wie im operativen Bereich, der einen der ressourcenintensivsten Bereiche darstellt, Kreislaufwirtschaften etabliert werden können. Bei unseren Projekten verfolgen wir einen translationalen Ansatz.

Das zukünftige Ziel ist der Aufbau eines fächerübergreifenden Forschungsnetzwerks.

Aktuelle Forschungsprojekte

In Deutschland werden täglich fünf bis sechs Kilogramm Abfall pro Krankenhausbett produziert. Damit stellt nicht nur die anfallende Abfallmenge eine Umweltbelastung dar, sondern auch deren unsachgemäße Entsorgung. Hier setzt unser Projekt „ShrinkMyTrash“ an. Ziel ist es die Verbesserung der Abfallentsorgung auf der ersten Meile zu verbessern. Für unser Projekt „ShrinkMyTrash“, konnten wir Ende 2022 eine Förderung durch den Nachhaltigkeitsfördertopf der Medizinischen Fakultät der Universität Bonn einwerben.

Das Projekt besteht aus zwei ineinander greifenden Maßnahmen:
Die erste Maßnahme umfasst die Implementierung einer flächendeckenden, fachgerechten Entsorgung im klinischen Bereich. Hierdurch soll zum einem die Recyclingquote erhöht, zum anderen eine sichere, umweltschonende Entsorgung von Medikamenten etabliert werden. Bei Medikamenten ist unbedingt ein Übertreten ins Grundwasser zu verhindern, weil es sich häufig um umwelttoxische Substanzen handelt. Als relevante Substanz für die Anästhesie ist Propofol auf Grund seines hohen PBT-Index (Persistenz, Bioakkumulation und Toxizität) anzuführen. Eine weitere wichtige Medikamentenklasse sind Antibiotika, die in nahezu allen medizinischen Bereichen zum Einsatz kommen.

Neben einer unzureichenden Infrastruktur stellt fehlendes Wissen zur fachgerechten Entsorgung ein häufiges Hindernis für eine sachgemäße Entsorgung des anfallenden Abfalls in der klinischen Praxis dar. Daher werden Informationsmaterialien erstellt und zusätzliche Fortbildungsmaßnahmen etabliert. Neben der Nutzung bereits vorhandener Kommunikationskanäle wie der Mitarbeiterzeitung „ukb mittendrin“ und dem Intranet, werden ebenfalls die Möglichkeiten der neuen digitalen Medien genutzt. Dies erfolgt in Kooperationen mit anderen Instituten und Abteilungen des UKB .

Die zweite Maßnahme von „ShrinkMyTrash“ umfasst die wissenschaftliche Analyse. Zum einem wird ein Vorher-Nachher Vergleich durchgeführt. Zum anderen werden die ökologischen Effekte durch ein Life-Cycle- Assessments mit der Software GaBi analysiert.
Die hierbei gewonnen Erkenntnisse sollen einen nachhaltigen Erfolg sicher stellen.

Langfristiges Ziel ist es als Vorbild für andere Krankenhäuser und medizinische Einrichtungen zu dienen.

Atemkalk dient bei der Anwendung der Narkoserückatmungtechnik dazu, Kohlendioxid aus der Ausatemluft des Patienten zu entfernen. Er enthält im Wesentlichen Calciumdihydroxid (CaOH2), aber auch Natriumhydroxid (NaOH) und Calciumchlorid (CaCl2). Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung zählt Atemkalk zu den „gefährlichen Abfällen“ und muss gemäß Abfallschlüssel (AS) 180106 entsorgt werden. Der Nutzer ist gesetzlich zur rechtssicheren Entsorgung und Nachweis der korrekten Entsorgung verpflichtet. Die in der Anästhesie eingesetzten Atemkalk-Kartuschen müssen ab einer CO2 Konzentration von 1 %, spätestens nach 4 Wochen gewechselt werden. Die Klinik für Anästhesie und Operative Intensivmedizin (KAI) verbraucht im Jahr ca. 3000 dieser Kartuschen. Bei einem Füllgewicht von ca. 1,75 kg ergibt das im Jahr ca. 5 Tonnen Sondermüll.

Die Firma Dräger, Hersteller der meisten in der KAI genutzen Narkosegeräte, bietet aktiv die Möglichkeit der Kreislaufwirtschaft einiger ihrer Produkte an. So können benutzte Atemkalk –Kartuschen zurückgenommen und demontiert werden. Der nach einem der Aufarbeitungsprozess entstandene Kalk kann dann z.B. als Bodenverbesserer der Landwirtschaft zur Verfügung gestellt werden.

Das Green Team (GT) der KAI möchte diese Möglichkeit des Upcyclings nutzen und das Projekt wissenschaftlich begleiten. Dabei soll sowohl die Anwenderfreundlichkeit des Verfahrens und seine Effizienz überprüft werden, als auch der ökologische wie ökonomische Benefit im Vergleich zum früheren Vorgehen untersucht werden. Das Projekt soll als Leuchttum –Projekt fungieren und bei positiven Ergebnissen auf andere Kliniken übertragen werden. Wir sind sehr dankbar, dass unsere Arbeit hierzu über den „Fördertopf Nachhaltigkeit“ des medizinischen Dekanats gefördert wird!

Erarbeitung von Kreislaufwirtschaften anästhesiologisch genutzter Materialien

Reduktion an Emissionen aus volatilen Anästhetika

Reduktion von Emissionen aus volatilen Anästhetika in der klinischen Praxis ist ein entscheidender Schritt zur Minimierung der Umweltauswirkungen der Anästhesie. In den nachfolgenden Graphiken ist der Verbrauch der volatilen Anästhetika für die Augenklinik dargestellt. Wie hier zu sehen wurde im 2. Halbjahr die Benutzung von Desfluran eingestellt. Dabei kam es zu keinem kompensatorischer Anstieg des Sevofluran-Verbrauchs. Durch die konsequente Nutzung von Minimal-Flow konnte der Verbrauch von Sevofluran sogar halbiert werden.

Klinischer Einsatz von Minimal-Flow/Metabolic Flow

Zudem führt die konsequemnte Nutzung des Minimal-Flow-Verfahrens bei der Narkoseführung zu relevanten Kosteneinsparungen.

Frischgasflussanalyse TIVA

Narkosesysteme nutzen Atemkalk, um CO2 aus der ausgeatmeten Luft zu binden und dadurch Rückatmung zu ermöglichen. Ein Teil der ausgeatmeten Luft wird im nächsten Atemzug wieder eingeatmet und ein Teil über eine Narkosegasabsaugung aus dem Kreissystem entfernt und durch frisches Gas ersetzt. Bei Verwendung von Inhalationsanästhetika wird ein möglichst niedriger Frischgasfluss (FGF) angestrebt. Dadurch wird einerseits die Umweltbelastung durch Inhalationsanästhetika (potente Treibhausgase) minimiert und andererseits der Verbrauch von medizinischem Sauerstoff und Druckluft reduziert.

Für den idealen FGF bei totaler intravenöser Anästhesie (TIVA) besteht hingegen bislang nur eine geringe Datenlage. Während bei geringem FGF die Atemkalkkartuschen rascher verbraucht werden, führt ein hoher FGF zu gesteigertem Verbrauch von medizinischem Sauerstoff und Druckluft. Ziel des aktuellen Projektes ist es den hinsichtlich Klimabilanz und Kosten idealen FGF für die Aufrechterhaltungsphase bei TIVA zu ermitteln. Im ersten Schritt soll eine retrospektive Analyse von als TIVA geführten Narkosen dazu dienen, die aktuell gängige Praxis des verwendeten FGF in unserer Abteilung zu ermitteln. Es folgt eine klinische Studie, die den Verbrauch von Atemkalkkartuschen, Sauerstoff und Druckluft bei mehreren fest definierten FGF untersucht. Aus Emissions- und Kostendaten der verbrauchten Ressourcen wird zudem ein Life-Cycle-Assessment erstellt und in Kombination mit den Verbrauchsdaten der optimale FGF errechnet.

Reduktion von unnötigem Medikamentenverwurf

Die Untersuchung des Propofolverwurfs setzt sich aus Teilprojekte zusammen. Eins von diesen ist das Propofolabfallminimierungsprojekt (PAMP) unter der Leitung von Dirk Fingerhut, welches im ZAO durchgeführt wird. In dem dreiwöchigen Untersuchungszeitraum wurden bisher 195 OPs ausgewertet. Dabei ergab sich ein Gesamtverwurf von circa 4 Litern Propofol. Dieses entspricht dem Verwurf von einer Propofolflasche pro OP. Auf das Jahr betrachtet ergeben sich somit erhebliche Umweltbelastungen durch den Verwurf. Bei diesen Mengen ist es leicht nachzuvollziehen, dass der regelhaft Verwurf nicht nur negative Effekt auf die Umwelt sondern auch auf die Ausgaben für Medikamente hat. In der Literatur wird beschrieben, dass Propofol für 28-33% der Kosten von allen Medikamentenverwürfen verantwortlich ist.

Analyse Single Use vs. Re-Use (Anästhesiespatel / Stoffhauben)

Stoffhauben im OP der UFK

Ein weiteres wichtiges Thema bleibt, die Entscheidung zu treffen, ob Single-Use oder Re-Use Materialien an unserem Arbeitsplatz nachhaltiger für die Umwelt sein werden. In der Frauenklinik des UKB wurde ein Pilotprojekt zum Thema Wiederverwendbarkeit von OP-Hauben begonnen. Anästhesie und erstmalig auch das OP-Team werden die Stoffhauben tragen. Wir wollen dabei herausfinden, ob die im Jahr 2021 bestellten 15400 Einmal-OP- Hauben aus Vlies genauso nachhaltig sind, wie die zertifiziert hergestellten, wiederverwendbaren 600 Stoffhauben. Die Wiederverwendbarkeit der Stoffhauben wird auf 5 Jahre geschätzt. In die Berechnung des jeweiligen Life-Cycle-Assessments (LCA) auf Nachhaltigkeit gehen viele Produktionsschritte und Einzelmaßnahmen ein. Hierzu gehören z.B. der Herstellungs-, Transportund Entsorgungsprozess. Bei den Stoffhauben wird zudem die Aufbereitung in der Wäscherei mit der für den Waschprozess notwendigen Energie, den verwendeten Tensiden und ihrer Bedeutung für das Abwasser betrachtet. Auch die verbrauchte Wassermenge spielt eine relevante Rolle. Unabhängig davon werden auch die Infektionsstatistiken im Focus stehen. Es wird spannend!

Implementierung eines Abfallkonzeptes für den operativen Bereich

Papierlose Kommunikation (Praeoperative Evaluation) / Recyclingpapier

Mit einem jährlichen Verbrauch von 242 kg pro Kopf ist DE der größte Papierkonsument innerhalb der G20 Staaten im Jahr 2018 gewesen. Alleine die Bundesregierung verbrauchte im Jahr 2018 1 Milliarde Blattpapier.^[5]Diese Menge ist ausreichend um die Erde 7,5-mal zu umwickeln. Daher sollten wir uns das Bild zu Herzen nehmen.

Zur Umsetzung einer papierlosen Kommunikation muss die Digitalisierung der einzelnen Prozesse weitervorangetrieben werden. Bis dahin steht uns bereits heute mit Recyclingpapier eine ressourcenschonende und kostengünstige Alternative zur Verfügung (Vorstellung der Einsparnisse)

Über die mittlerweile nahezu vollständige Dokumentation der Narkoseverläufe über ein Patientendatenmanangementsystem (PDMS) konnte der Gebrauch an Narkoseprotokoll auf Papier deutlich rediziert werden.