“The economic advantage of using only the amount of oxygen and anesthetic agents consumed by the patient is timely. Ecologic consequence of reduced fluorocarbon emission from the operating rooms is an added benefit.”
– Lowe and Ernst. Quantitative Practice of Anesthesia. 1981:15
Wie oft haben wir heute noch die Chance, einen FCKW-haltigen Kühlschrank zu sehen? Ein wahres Museumsstück und zugleich irgendwie Teil eines Klima-Gruselkabinetts. Das Verbot 1995 in den westlichen Ländern führte zu einem deutlich geringeren Ausstoß des schädlichen Klimagases.1,2
Doch irgendwie hat man vergessen uns zu sagen, dass FCKW oder FKW nicht nur weiterhin verwendet, sondern von uns AnästhesistInnen jeden Tag ungefiltert in die Atmosphäre abgegeben werden. Als hätten wir einen alten Kühlschrank mit einem ewigen Leck.
Der menschengemachte Klimawandel durch den Anstieg der durchschnittlichen globalen Temperaturen ist eines der relevantesten Probleme des aktuellen Jahrhunderts und wird uns alle zukünftig immer deutlicher betreffen.3–5
Primäre Ursache ist der Ausstoß von Treibhausgasen wie CO2, Methan, Lachgas und FKW/FCKW.6
Genau letztere werden als volatile Anästhetika wie Desfluran, Sevofluran und Co. verwendet und ohne Filteranlagen über den Schornstein des Krankenhauses in die Luft geleitet. Und dieses Problem kann man angehen.
Welche Gase sind wie relevant und wer stößt sie aus?
Bevor wir zur Anästhesie kommen, sollten wir ein paar ganz grundlegende Aspekte besprechen. Mehr als drei Viertel des sogenannten anthropogen Treibhauseffekts werden durch CO2 verursacht und es hat die höchste atmosphärische Konzentration der Treibhausgase.7 Wegen seiner hohen Relevanz wird es als Vergleichswert genommen und die Wirkung der einzelnen Stoffe zur besseren Vergleichbarkeit mittels CO2-Äquivalenten (CO2e) in Relation gesetzt. Ein wenig wie mit Morphin. Die Wirkung der jeweiligen Treibhausgase betrachtet man je nach Kontext über einen Zeitraum von 20, 50 oder 100 Jahren und nennt es das Global Warming Potential (GWP). Der größte Anteil des CO2-Ausstoßes erfolgt durch die Verbrennung fossiler Energieträger und Abfall, ebenfalls relevant ist der Abbau von Biomasse (Entwaldung etc.).8
Zweitwichtigstes Treibhausgas ist Methan und wird insbesondere im Rahmen von Viehhaltung und Gewinnung fossiler Brennstoffe (Steinkohlenbergbau, Gasverteilung, Fracking) frei. Bereits aktuell, aber insbesondere zukünftig sind abschmelzender Permafrost und Lager am Meeresboden Quellen der Methan-Freisetzung. Methan hat ein ca. 21-fach höheres Potenzial als CO2 als Treibhausgas und trägt mit 9-16 % (ca. ⅙) zum anthropogenen Treibhauseffekt bei. Wir im Krankenhaus haben vor allem über die Wahl unserer Energieversorgung und Ausbau vegetarischer Ernährungsangebote Einfluss darauf.9
Distickstoffmonoxid, uns besser bekannt als Lachgas, wird insbesondere in der Landwirtschaft durch Einsatz künstlicher Dünger freigesetzt. Zusätzlich ist es ein etabliertes volatiles Anästhetikum. Mit ca. 300-fach höherem Potenzial als Treibhausgas trägt es einen Anteil von 5-9 % 8,10,11 zum anthropogenen Treibhauseffekt bei. Der internationale Ausstoß steigt seit langem kontinuierlich.12 Der Anteil des Ausstoßes durch das Gesundheitssystem beträgt insgesamt unter 4 %, ist jedoch je nach Umfang des Einsatzes potenziell ein relevanter Verursacher des CO2-Fußabdrucks der Anästhesie.9,13 Nicht zuletzt angesichts verschiedener diskutierter Risiken durch Verwendung von Lachgas sinkt jedoch dessen Verwendung in den letzten Jahren.14–16
Fluorierte Kohlenwasserstoffe (FCKW/FKW) sind ebenfalls, neben eingangs angesprochener historischer Anwendung in Kühlschränken (Verbot in westlichen Ländern 1995, heute noch ca. 40 % der recycelten Altgeräte), noch in Verwendung als volatile Anästhetika. Bei aktuell 1-2 % Anteil am Treibhauseffekt mit Verdopplung alle 10-15 Jahre ist das Potenzial der Stoffe eindrücklich.17 Relevant sind heutzutage Isofluran (GWP100 510), Sevofluran (GWP100 130) und insbesondere Desfluran mit einem rekordverdächtigen GWP100 von 2540, welche im Rahmen von balancierten Anästhesien ungefiltert in die Atmosphäre abgegeben werden. Und wenn ihr kurz an die Prozentzahlen auf dem Desfluran-Vapor denkt, wisst ihr, dass hier ein weiterer Schreck wartet, denn das Treibhauspotenzial errechnet sich pro Stoffmenge und Desfluran braucht hohe Konzentrationen. Zusätzlich wird der jeweilige CO2-Abdruck einer Narkose durch den Einsatz von Lachgas als Trägergas weiter relevant erhöht. 18,19
Wie relevant ist der Anteil der Anästhesie und Anästhesiegase an Treibhausemissionen?
Der gesamte Gesundheitssektor trägt quellen- und landesabhängig zwischen 5 und 10 % zu den Treibhausemissionen in westlichen Ländern bei, global sind es 4,4 %.20–22 Volatile Anästhetika bilden einen Anteil der Emissionen des Gesundheitssektors von bis zu 2,5%, vor allem durch Lachgas und Desfluran.23 Insgesamt tragen volatile Anästhetika ca. 0,01 % zum globalen Ausstoß an Treibhausgasen bei.10 Diese Zahlen sind teils sehr abstrakt, jedoch sind diese etwas konkreter im Kontext von Beispielen:
• 7 Stunden minimal flow steady state Desfluran-Narkose mit Lachgas entspricht 3924 km mit dem PKW. (Und bei einem flow von 2 l/min wären es 15.698 km)
• Eine Flasche Desfluran vollständig zu verwenden hat den gleichen CO2-Fußabdruck wie die Verbrennung von 440 kg Kohle und ein Äquivalent von 893 kg CO2.24,25
• Die weltweite Nutzung volatiler Anästhetika entspricht bereits in einer eher konservativen Rechnung dem CO2-Ausstoß von 1.000.000 PWKs oder einem ganzen Kohlekraftwerk.10,26
Es ist also insgesamt wie auch bei anderen Quellen der Treibhausgasemission: man hat nur Einfluss auf einen begrenzten Teil der Emissionen, der anteilsmäßig deutlich hinter der Industrie liegt. Und doch liegt bei den volatilen Anästhetika ein vergleichsweise großes Maß an Einflussnahme, das das Individuum nutzen kann.27 Außerdem ist eine recht einfache Intervention wie der Verzicht insbesondere auf Desfluran bereits eine fassbare Verbesserung und kann Blaupause und Motivation für folgende klimarelevante Verbesserungen innerhalb einer Abteilung sein.28
Welches Potenzial hat eine Reduktion des Einsatzes von volatilen Anästhetika?
Jetzt wird es handfest. Was passiert denn konkret, wenn ich auf Desfluran verzichte? Eine Studie dazu konnte zeigen, dass die Menge an CO2-Äquivalenten einer anästhesiologischen Abteilung um 68 % reduziert werden konnte.27 Ist das vorstellbar!? Mehr als zwei Drittel des CO2-Ausstoßes der gesamten Abteilung. Die produzierte Menge CO2-Äquivalenten pro individuellem Mitarbeiter konnte von rund 17 auf 5 Tonnen pro Jahr verringert werden. Der Bundesdurchschnitt pro Bürger ist 11 Tonnen. Auch kann je nach eingesetzter operativer Technik der Anteil der volatilen Anästhetika an den gesamten CO2-Äquivalenten der Operation über 90% betragen.29
Im Krankenhausrahmen gedacht, ist je nach Größe des Hauses allein durch Verzicht auf Desfluran eine Einsparung von Emissionen entsprechend der von 100 bis 1200 Autos möglich.30
Eine TIVA mit Propofol hingegen hat eine CO2-Bilanz, welche 4 Größenordnungen geringer als die von Desfluran ist. Das Komma wandert 4 Stellen nach links.31
Wie kann ich praktisch etwas an meiner Klinik umsetzen?
• Überleg vor Beginn deiner Narkose, ob es eine Indikation für volatile Anästhetika (VA) gibt und wähle wenn möglich Propofol und/oder ein Regionalverfahren.
• Wenn du ein volatiles Anästhetikum nutzt, achte unbedingt auf einen minimalen Frischgasfluss. Das gilt insbesondere für die Einleitungsphase, da hier bei hohem Flow große Mengen VA verbraucht werden. Es existieren verschiedene Techniken zur Reduktion des Flow.32
• Wenn du schon ein VA nutzt, dann aus Klimaschutz- und Kostengründen Sevofluran.9,33
• Verzichte soweit wie möglich auf Lachgas, sollte es dein Haus überhaupt noch vorhalten.13,15
• Sprich mit deinen KollegInnen über die Auswirkungen von VA, integriert das Thema in eure Fortbildungsreihe.
• Bildet euch in den Techniken der Regional- und Lokalanästhesie fort als Alternative zur VA.
• Klebt Aufkleber auf eure Verdampfer. Regenwald vs. Feuerbrust.34
• Installiere eine App zur Verdeutlichung des CO2-Äquivalents von VA.35
• Reevaluiert eure SOPs kritisch nach Indikationen für VA.
• Evaluiert Recyclingmethoden von VA mittels Scavenging.
• Und an alle primär ökonomisch denkende: das gute Argument der Kostenreduktion durch Reduktion von Frischgasfluss.36
Was spricht konkret für den Einsatz volatiler Anästhetika anstatt einer TIVA bzw. für Desfluran statt Sevofluran?
Wir wollen beide Seiten betrachten und auch Platz für Argumente lassen, die für eine Narkose mit Desfluran sprechen. Insbesondere in der bariatrischen Chirurgie, wo die Pharmakokinetik von Substanzen angesichts der Lipidlöslichkeit der Anästhetika speziell ist, sind schnellere Zeiten bis zur Extubation, Rückkehr von Schutzreflexen und somit vermutlich dem Verlassen des OP Saals nachweisbar.37 Das kann angesichts des steigenden wirtschaftlichen Drucks auf das Gesundheitssystem nicht wegdiskutiert werden. Da sich allerdings die Unterschiede nur auf wenige Minuten belaufen, ist die individuelle Erfahrung und der Umgang des/der AnästhesistIn mit den jeweiligen Narkotika vermutlich ausreichend, diesen Unterschied auszugleichen bzw. ihn zu invertieren. Kombiniert mit einem Verfahren zum Neuromonitoring werden die PatientInnen doch gleich schnell wach. Weitere Studien zeigen je nach Design und Patientengruppe jeweils Vor- und Nachteile beider Verfahren und es scheint bislang keine abschließende Aussage TIVA vs. Balancierte Anästhesie bzw. Desfluran vs. Sevofluran außerhalb der Kardiochirurgie möglich zu sein. 38,39,39,40 Insbesondere bei extrem adipösen Patienten scheint eine TIVA sogar Vorteile gegenüber Desfluran zu bieten. 39
Bei speziellen Indikationen für insbesondere Sevofluran in der Kinderanästhesie sind VA vermutlich kaum zu ersetzen und fester Bestandteil der klinischen Praxis. Ebenso bestehen in der Kardiochirurgie Mortalitäts- wie Morbiditätsvorteile durch den Einsatz von VA, ohne jedoch Desfluran zu präferieren.41
Ein weiterer wichtiger Aspekt sind die tendenziell höheren Kosten einer TIVA, wenn auch das abhängig vom Frischgasfluss ist.42 In der heute ökonomisch geprägten Krankenhauswelt ist dieses Argument eines der zentralen gegen die breite Umsetzung einer deutlichen Reduktion des Einsatzes volatiler Anästhetika. Jedoch ist hier die Ausrichtung der Argumentation wichtig. Eine Reduktion von Frischgasflow reduziert die Kosten der Narkose relevant, welche wiederum mit dem vermehrten Einsatz von TIVA und deren höheren Preis aufgewogen werden können.36 Potenziell höhere Kosten von Treibhausgasausstoß im Rahmen einer CO2-Kompensation durch Zertifikate könnten die Verhältnisse weiter verändern, wenn auch der medizinische Sektor bislang nicht direkt betroffen ist.43
Insgesamt ist also bereits unter isolierter Betrachtung der ökonomischen Implikationen eine deutliche Reduktion des Einsatzes von volatilen Anästhetika diskutabel vor einer Krankenhausverwaltung. Das Argument “TIVA ist zu teuer” erscheint verkürzt. Traut euch also ruhig, in diese Diskussion einzusteigen und Verbesserungen nach vorne zu bringen.
Warum sollte ich etwas ändern?
Im Rahmen unseres Alltags versuchen viele von uns mit kleineren Schritten unseren persönlichen CO2-Imprint zu verbessern. Dabei gibt es mannigfaltige Möglichkeiten wie erneuerbare Energien für zu Hause, Verzicht auf Einwegprodukte, Vermeidung des Autos und von Flugreisen etc.. Eine weitere Möglichkeit für AnästhesistInnen mit großem Impact besteht in ihrer täglichen Medikamentenauswahl. Es gibt insbesondere für Desfluran quasi keine Indikation ohne zumindest gleichwertige Alternativen und selbst Sevofluran und Lachgas sind, abgesehen von deren hoher Wertigkeit in der Behandlung von Kindern und Herzoperationen, in den meisten Fällen verzichtbar.
Neben den Möglichkeiten der Einflussnahme innerhalb unseres eigenen Wirkkreises sind jedoch weitere Maßnahmen im “larger scale” nötig. Der Anteil am gesamten CO2-Ausstoß durch Privatpersonen ist im Vergleich zur Industrie und großen Unternehmen deutlich geringer. Hier bestehen enorme Einsparpotenziale, welche auch im Kosmos Krankenhaus existieren wie Energiequellen, Abfallmanagement und Divestment. Hierzu möchten wir euch/dich zum Hören unserer weiteren Podcast-Episoden einladen.
Quellen:
1 Erfolgreiche Schutzmaßnahmen für Ozonschicht. Startseite. https://www.bundesregierung.de/breg-de/aktuelles/schutz-der-ozonschicht-1671328 (accessed Aug 5, 2020).
2 Verordnung zum Verbot von bestimmten die Ozonschicht abbauenden Halogenkohlenwasserstoffen (FCKW-Halon-Verbots-Verordnung). Bundesgesetzblatt Teil I 1991; : 1090.
3 Watts N, Amann M, Arnell N, et al. The 2019 report of The Lancet Countdown on health and climate change: ensuring that the health of a child born today is not defined by a changing climate. Lancet Lond Engl 2019; 394: 1836–78.
4 Global Warming of 1.5 oC —. https://www.ipcc.ch/sr15/ (accessed Aug 5, 2020).
5 Climate change. https://www.who.int/westernpacific/health-topics/climate-change (accessed Aug 5, 2020).
6 UNFCCC Process | UNFCCC. https://unfccc.int/process-and-meetings#:2cf7f3b8-5c04-4d8a-95e2-f91ee4e4e85d (accessed Aug 22, 2020).
7 US Department of Commerce N. NOAA/ESRL Global Monitoring Laboratory – THE NOAA ANNUAL GREENHOUSE GAS INDEX (AGGI). https://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi/aggi.html (accessed Aug 5, 2020).
8 IPCC Zusammenfassung 2013. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_SPM_FINAL.pdf (accessed Aug 5, 2020).
9 Campbell M, Pierce JMT. Atmospheric science, anaesthesia, and the environment. Contin Educ Anaesth Crit Care Pain 2015; 15: 173–9.
10 Andersen MPS, Nielsen OJ, Wallington TJ, Karpichev B, Sander SP. Assessing the Impact on Global Climate from General Anesthetic Gases. Anesth Analg 2012; 114: 1081–1085.
11 Thompson RL, Lassaletta L, Patra PK, et al. Acceleration of global N 2 O emissions seen from two decades of atmospheric inversion. Nat Clim Change 2019; 9: 993–8.
12 Lachgas. IPCC14. http://www.ipcc14.de/kommentare/24-glossar/l/52-lachgas (accessed Aug 7, 2020).
13 Gadani H, Vyas A. Anesthetic gases and global warming: Potentials, prevention and future of anesthesia. Anesth Essays Res 2011; 5: 5–10.
14 Myles PS, Leslie K, Chan MTV, et al. Avoidance of nitrous oxide for patients undergoing major surgery: a randomized controlled trial. Anesthesiology 2007; 107: 221–31.
15 Buhre W, Disma N, Hendrickx J, et al. European Society of Anaesthesiology Task Force on Nitrous Oxide: a narrative review of its role in clinical practice. Br J Anaesth 2019; 122: 587–604.
16 Myles PS, Leslie K, Chan MTV, et al. The safety of addition of nitrous oxide to general anaesthesia in at-risk patients having major non-cardiac surgery (ENIGMA-II): a randomised, single-blind trial. The Lancet 2014; 384: 1446–54.
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23 Anaesthetic gases. https://www.sduhealth.org.uk/areas-of-focus/carbon-hotspots/anaesthetic-gases.aspx (accessed Aug 11, 2020).
24 Self J. Calculating the carbon dioxide equivalent produced by vaporising a bottle of desflurane. Anaesthesia 2019; 74: 1479–1479.
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27 Schuster M. Der CO2-Fußabdruck der Anästhesie. Wie die Wahl volatiler Anästhetika die CO2-Emissionen einer anästhesiologischen Klinik beeinflusst. Richter H Weixler Schuster M CO2-Fußabdruck Anästh Wie Wahl Volatiler Anästh CO2-Emiss Einer Anästhesiol Klin Beeinflusst 2020; : 154–61.
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43 Bundesregierung | Klimaschutz | Grundlage für CO2-Preis steht. https://www.bundesregierung.de/breg-de/themen/klimaschutz/nationaler-emissionshandel-1684508 (accessed Aug 23, 2020).