Av samtliga globala processer som reglerar jordsystemet är de biogeokemiska flödena av kväve (N) och fosfor (P) mest påverkade av mänskliga aktiviteter. Inerta former av N och P omvandlas till reaktiva former som sprids i miljön, där de orsakar eutrofiering och påverkar marina ekosystem negativt. Majoriteten av de reaktiva N- och P-formerna används för framställningen av mineralgödsel. Ett alternativt sätt att producera gödsel är att återvinna näringsämnena i avloppet. En teknik som återvinner näringsämnen i urin är basisk urintorkning. Teknologin stabiliserar urea med ett basiskt torkningsmedium och koncentrerar näringsämnena genom att evaporera vattnet i urinen. Slutprodukten är ett torrt gödsel i pulverform. I det här projektet testades urintorkningsteknologin för första gången i ett fältförsök. Ett system för urintorkning med kapacitet att förånga 40 kg urin dygn-1 m-2 konstruerades och integrerades i ett befintligt torrt sanitetssystem för användning under en period på tre månader. I projektet utvärderades 13 dygn av de 3 månaderna. Resultaten visade att 24 kg urin tillfördes systemet och att systemet kunde upprätthålla en kontinuerlig torkning av urinen. Efter torkningen återvanns majoriteten (97 %) av N i slutprodukten. På grund av att den tillförda mängden urin var liten blev växtnäringshalterna i slutprodukten och i torrsubstansen (TS) av slutprodukten låga. Systemet hade emellertid potential att torka mycket större kvantiteter urin. Om systemets fulla potential hade använts, det vill säga att torka 40 kg urin dygn-1 m-2, så hade särskilt N- och P-halterna ökat avsevärt. N-halterna hade även ökat ytterligare om torkningen hade utförts vid en lägre temperatur. Systemets energiförbrukning var hög, eftersom systemet hade en kontinuerlig energikonsumtion och även komponenter med hög effekt. I jämförelse med den konventionella avloppsvattenreningen och produktionen av mineralgödsel har systemet en hög energikonsumtion, men i jämförelse med en förbränningstoalett är systemets energiförbrukning likvärdig. För att minska energiförbrukningen kunde reglertekniska åtgärder utföras så att systemets energitillförsel upphör när systemet inte används. Systemets energiförbrukning får även ställas i relation till de problem som dagens system för livsmedelsproduktion och sanitet medför. Till skillnad från nämnda system möjliggör urintorkningsteknologin besparing av dricksvattenresurser, ett slutet kretslopp av näringsämnen och en minskad påverkan på miljön. / Of all global processes that regulate the earth system, the biogeochemical flows ofnitrogen (N) and phosphorus (P) are the most affected by human activities. Inert forms of N and P are converted into reactive forms that are dispersed in the environment, causing eutrophication and affecting marine ecosystems. The majority of the reactive N and P are used for the production of mineral fertilizers. An alternative way of producing fertilizers is to recycle nutrients from waste water. A technology that reuses nutrients in urine is alkaline urine drying. The technology stabilizes urea with an alkaline drying medium and concentrates the nutrients by evaporating the water in urine. The end-product is a dry fertilizer in powder form. In this master project, the alkaline urine drying technology was tested for the first time in field conditions. A system for urine drying with the capacity to evaporate 40 kg of urine day-1 m-2 was constructed and integrated into an existing dry sanitation system for use over a period of three months. The master project evaluated the system for 13 days of the 3 months. The results showed that 24 kg of urine was collected in the system, significantly less than what the system had been designed to dry. Furthermore, the results showed that the system functioned smoothly recovering 97 % of the urine-N in the end-product. The nutrient content in the end-product and the dry matter of the end-product was low due to the low amount of urine that was collected. However, the system had the potential to dry much larger quantities of urine. If the system would have been operated to function at full potential (drying 40 kg of urine day-1 m-2) the N- and P-content in the end-product would be much higher than that observed during the 13 days. Furthermore, the system if operated at lower temperatures has the potential to recover more N. The system’s energy consumption was high, as the system had a continuous energy consumption. In comparison with the conventional waste water treatment and the production of mineral fertilizers, the system has a high energy consumption, but compared to an incineration toilet, the system’s energy consumption is equivalent. In order to reduce the energy consumption, automatic control could be implemented so that the energy is switched off when the system is not used. The system’s energy consumption may also be set in relation to the problems that today’s systems for food production and sanitation entail. Unlike the aforementioned systems, the urine dehydration technology does not consume drinking water, it enables recycling of nutrients as well as a reduced impact on aquatic life.

Einleitung: Die Leptospirose ist eine der weltweit bedeutendsten Zoonosen. Durch den häufig asymptomatischen oder unspezifischen Krankheitsverlauf, wird von einer hohen Dunkelziffer ausgegangen. Menschen können sich über direkten Tierkontakt oder indirekten Kontakt mit dem Urin infizierter Tiere, zum Beispiel über kontaminierte Gewässer oder Erde, anstecken. Die Infektion erfolgt dabei über den Eintritt des Erregers in Schleimhäute oder Hautwunden. Ziel der Untersuchungen: Obwohl die Überlebenszeit von Leptospiren in der Umwelt einen entscheidenden Einfluss auf das Infektionsrisiko des Menschen hat, wurden bisher nur sehr wenige Untersuchungen dazu durchgeführt. Diese konzentrierten sich dabei vor allem auf das Überleben der Erreger in Erde oder Wasser. Daher war es Ziel dieser Arbeit die Umweltstabilität eines häufig in Deutschland gefundenen Leptospirenserovars unter verschiedenen Umweltbedingungen zu untersuchen. Zusätzlich zu diesen Untersuchungen war es Ziel dieser Arbeit, durch die Veröffentlichung eines Übersichtsartikels über die Leptospirose Ärzte in Deutschland für diese häufig unerkannt bleibende Erkrankung zu sensibilisieren. Material und Methoden: Ein jahrelang an Kulturmedium adaptierter Labor- und ein erst vor 3 Jahren isolierter Feldstamm von Leptospira kirschneri Serovar Grippotyphosa wurden auf ihr Überleben in der Umwelt untersucht. Es wurde ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber verschiedenen Umwelteinflüssen, wie z.B. Tierurin als umgebendes Medium bei verschiedenen Temperaturen oder auch der Einfluss einer Trocknung, untersucht. Nachdem die Leptospiren den Umwelteinflüssen für unterschiedliche Zeitspannen ausgesetzt waren, wurde versucht sie in EMJH-Medium wieder zu kultivieren. Während einer Inkubationszeit von mindestens 28 Tagen bei 29 °C wurden diese Kulturen wöchentlich unter dem Dunkelfeldmikroskop auf das Vorhandensein motiler Leptospiren untersucht. Zusätzlich wurde durch Kultivierungsversuche in EMJH-Medium das Überleben der Leptospiren in einem Wasserstrom mit einer definierten Fließgeschwindigkeit und ihre Verbreitung in diesem Strom mittels real-time PCR untersucht. Alle Versuche wurden im Dreifachansatz durchgeführt. Statistische Untersuchungen wurden mittels eines zweiseitigen Mann-Whitney-U Tests (Fehler 1. Art α = 0,05) durchgeführt. Ergebnisse: Die beiden untersuchten Stämme von L. grippotyphosa überlebten nicht in unverdünntem Tierurin. In verdünntem Tierurin überlebten die Stämme, je nach Temperatur und Verdünnungsmedium, zwischen 1 - 72 Stunden (Laborstamm) und 4 - 24 Stunden (Feldstamm). Beide Stämme überlebten signifikant länger bei 15 °C als bei 37 °C (p < 0,001, bzw. p = 0,041). Der Laborstamm überlebte signifikant länger in verdünntem Rindereurin (max. 72 h bei 15 °C) als in verdünntem Hundeurin (max. 4 h; p = 0,027). Im Gegensatz dazu, überlebte der Feldstamm signifikant länger in Hundeurin (max. 24 h bei 15 °C) als in Rinderurin (max. 4 h; p = 0,028). Das vollständige Trocknen auf einer festen Oberfläche war bei Temperaturen zwischen 15 °C und 37 °C für beide Stämme letal. Jedoch war, unabhängig von der untersuchten Temperatur, eine halbe Stunde vor der vollständigen Trocknung eine Kultivierung der Leptospira spp. noch möglich. In einem Wasserstrom konnten sich die Leptospiren aufgrund ihrer Eigenbewegung schneller und langsamer als die Durchschnittsgeschwindigkeit (0,01 m / s) des Wassers bewegen, überlebten jedoch die mechanischen Schäden während des Schlauchdurchflusses nicht. Schlussfolgerungen: Das Überleben von Leptospira spp. ist offensichtlich von vielen Faktoren abhängig. Eine schnelle Verdünnung nach der Ausscheidung mit dem Urin scheint dabei essentiell zu sein. Niedrigere Temperaturen sowie eine feuchte Umgebung verbessern ihre Widerstandsfähigkeit gegen schädliche Einflüsse, während Trockenheit oder mechanische Schädigung ihr Überleben nicht ermöglichen. Wegen der großen Bedeutung der leptospiralen Überlebenszeit in der Umwelt für das Infektionsrisiko von Mensch und Tier sind weitere Untersuchungen auf diesem Forschungsgebiet in der Zukunft nötig.:1. Einleitung 2. Literaturübersicht 2.1 Die Geschichte der Leptospirose 2.2 Morphologie und Übertragungswege der Erreger 2.3 Taxonomie 2.4 Haupt- und Nebenwirte 2.5 Die Erkrankung beim Menschen 2.5.1 Vorkommen 2.5.2 Klinik und Therapie 2.6 Die Erkrankung beim Tier 2.6.1 Bei Nutztieren 2.6.2 Bei Haustieren 2.6.3 Bei Wildtieren 2.7 Diagnostik 2.8 Die Umweltstabilität der Erreger 2.8.1 In Erde 2.8.2 In Wasser 2.8.3 In Urin 3. Publikationen 3.1 Publikation Nr. 1 3.2 Publikation Nr. 2 4. Diskussion und Schlussfolgerung 5. Zusammenfassung 6. Summary 7. Literaturverzeichnis 8. Danksagung / Introduction: Leptospirosis is one of the most important zoonosis worldwide. Due to the often asymptomatic or non-specific course of the disease, a high number of unreported cases is assumed. Humans can get infected through direct contact with animals or indirect contact with the urine of infected animals, for example through contaminated water or soil. The infection occurs via entry of the pathogen through mucous membranes or skin wounds. Aims of the study: Although the survival time of Leptospira spp. in the environment has a crucial influence on the human infection risk, very few studies have been carried out so far. These studies focused primarily on the survival of the pathogens in soil or water. It was therefore the aim of this study to investigate the environmental stability of a leptospiral serovar that is frequently found in Germany under different environmental conditions. In addition to these investigations, the aim of this work was to raise the awareness of physicians in Germany for this often undetected and neglected disease by publishing a review article on leptospirosis. Material and Methods: The survival in the environment of both a laboratory strain, which has been adapted to culture medium for years and a field strain, which was isolated only 3 years ago, of Leptospira kirschneri Serovar Grippotyphosa was studied. Their resistance to various environmental influences, such as animal urine as surrounding medium at different temperatures or the influence of drying, were examined. After the leptospires were exposed to these influences for various time periods, an attempt was made to cultivate them in EMJH medium. During an incubation period of at least 28 days at 29 °C, the cultures were examined weekly for the presence of motile leptospires under the darkfield microscope. In addition, the survival of the leptospires in a water stream with a defined velocity and their distribution in this stream were examined by real-time PCR and cultivation experiments in EMJH medium. All experiments were carried out in triplicate. The statistical analysis was done using a two-tailed Mann-Whitney U test (type-1-error α = 0.05). Results: Both examined strains of L. grippotyphosa did not survive in undiluted animal urine. In diluted animal urine, the strains survived between 1-72 hours (laboratory strain) and 4-24 hours (field strain), depending on the temperature and dilution medium. Both strains survived significantly longer at 15 °C than at 37 °C (p < 0.001 or p = 0.041). The laboratory strain survived significantly longer in diluted cattle urine (max. 72 h at 15 °C) than in diluted dog urine (max. 4 h) (p = 0.027) while the field strain survived significantly longer in dog urine (max. 24 h at 15 °C) than in cattle urine (max. 4 h) (p = 0.028). Complete drying on a solid surface at temperatures between 15 °C and 37 °C was lethal for both strains. However, regardless of the temperature examined, Leptospira spp. were still cultivatable half an hour before the time point of complete drying. In a water stream, leptospires were able to move faster or slower than the average velocity of the water (0.01 m / s) due to their intrinsic mobility but were not able to survive the mechanical damage caused by running water in the hose system. Conclusions: Overall, it can be concluded that the survival of Leptospira spp. depends on many factors. Rapid dilution after urine excretion appears to be essential. Lower temperatures and a humid environment improve their survival time, while drought or mechanical damage is lethal to them. Because of the great importance of leptospiral survival in the environment for the infection risk of humans and animals, further studies in this research area will be necessary in the future.:1. Einleitung 2. Literaturübersicht 2.1 Die Geschichte der Leptospirose 2.2 Morphologie und Übertragungswege der Erreger 2.3 Taxonomie 2.4 Haupt- und Nebenwirte 2.5 Die Erkrankung beim Menschen 2.5.1 Vorkommen 2.5.2 Klinik und Therapie 2.6 Die Erkrankung beim Tier 2.6.1 Bei Nutztieren 2.6.2 Bei Haustieren 2.6.3 Bei Wildtieren 2.7 Diagnostik 2.8 Die Umweltstabilität der Erreger 2.8.1 In Erde 2.8.2 In Wasser 2.8.3 In Urin 3. Publikationen 3.1 Publikation Nr. 1 3.2 Publikation Nr. 2 4. Diskussion und Schlussfolgerung 5. Zusammenfassung 6. Summary 7. Literaturverzeichnis 8. Danksagung