Spildevand fyldt med medicin: et skjult problem fra vores badeværelser
Forskere fra Johns Hopkins University har opdaget, at populære trænedbrydendesvampe er i stand til at nedbryde rester af psykotrope lægemidler i kloakslam. Hvis metoden kan skaleres op, vil landmænd potentielt kunne modtage sikrere gødning, og medicinrester vil sprede sig mindre i naturen.
Antidepressiva, angstdæmpende midler og andre stoffer, der påvirker hjernen, er præcist designet til at ændre menneskets nervesystem. De optages i kroppen, udfører deres opgave — og resterne udskilles via urin og afføring. Hertil kommer udløbne tabletter, der smides i toilettet i stedet for at blive afleveret på apoteket.
Det hele ender i rensningsanlæggene. Her renses spildevandet, og den faste del omdannes til såkaldte biosolider — stabiliseret slam rigt på kvælstof, fosfor og organisk materiale. I mange lande, herunder USA, bruges dette som gødning og jordforbedringsmiddel på landbrugsarealer.
Biosolider er værdifuld gødning, men de kan indeholde spormængder af lægemidler, herunder antidepressiva og andre psykoaktive stoffer. Standardrensningsmetoder håndterer sygdomsfremkaldende bakterier og tungmetaller godt nok — men komplekse organiske forbindelser som moderne farmaceutika er en helt anden sag. En del af dem nedbrydes næsten slet ikke og passerer gennem hele processen for til sidst at havne på markerne sammen med gødningen.
Hvorfor selv spormængder af medicin bekymrer forskerne
Forskerne understreger, at det stadig mangler klare data for, om farmaceutika fra biosolider faktisk overføres til planter i så store mængder, at de skader forbrugere. Der findes ingen hårde beviser for en direkte trussel mod menneskers sundhed.
Alligevel vækker emnet stigende bekymring. Hjernepåvirkende lægemidler er udviklet til at ændre kroppens kemi selv ved meget lave doser. Hvis sådanne stoffer systematisk begyndte at nå drikkevand eller fødevarer, kunne effekten blive svær at forudsige — især fordi vi taler om en blanding af mange forskellige præparater.
Dertil kommer risikoen for vandlevende organismer. Internationale studier har tidligere vist, at spormængder af visse lægemidler påvirker fisk, hvirvelløse dyr og mikroorganismer i jordens adfærd. Forskere fra University of Michigan har eksempelvis påvist, at sertralin ændrer reproduktionsevnen hos vandlevende krebsdyr.
Hvidrådssvampe — naturens egne kemiske opløsningsmidler
Holdet fra Johns Hopkins satsede på organismer, der i millioner af år har specialiseret sig i at nedbryde nogle af naturens hårdeste strukturer: træ. Det drejer sig om såkaldte hvidrådssvampe. I naturen borer de sig ind i træstammer og nedbryder lignin — den stive polymer, der giver træ dets hårdhed.
Nøglen ligger i enzymerne. Disse svampe udskiller ekstremt kraftfulde, men bredt virkende biokatalysatorer til deres omgivelser. De er ikke præcist tilpasset én enkelt kemisk forbindelse — i stedet kan de angribe hele grupper af svært nedbrydelige molekyler. Det gør dem fremragende til træ, men de kan også gå løs på farmaceutika, der sidder fast i den organiske del af biosolider.
Forskere fra Stanford University har tidligere bevist, at enzymerne ligninperoxidase og manganperoxidase kan spalte strukturer svarende til visse forurenende stoffer. Forskningsholdet under ledelse af Dr. Suzanne Osborne analyserede præcis denne mekanisme.
Pleurotus ostreatus og Trametes versicolor — kendte arter i nye roller
Studiet anvendte to meget udbredte arter. Pleurotus ostreatus er den velkendte østershat, som dyrkes kommercielt og ofte ses i supermarkeder. Trametes versicolor er en farvestrålende svamp, der vokser på træstammer og på dansk kaldes farvet læderporesvamp.
Begge arter trives let på faste substrater, er veldokumenterede og bredt tilgængelige. Det er afgørende set fra et praktisk synspunkt — der er ikke tale om eksotiske kuriositeter, men om organismer, der reelt kan implementeres i anlæg, der behandler kloakslam. Penn State Universitys Center for Svampeforskning har i mange år studeret netop disse arter inden for bioremediering.
Sådan forløb eksperimentet med biosolider
Forskerne udtog biosolider fra et kommunalt rensningsanlæg og tilsatte derefter ni forskellige psykotrope lægemidler, herunder almindeligt anvendte antidepressiva som citalopram og trazodon. Dette simulerede det typiske forureningsprofil, man reelt støder på i slam.
På dette forberedte substrat podet de mycelium fra østershatte og farvet læderporesvamp. Svampene fik op til tres dage til at kolonisere biosoliderne og aktivere deres enzymer. Efter to måneder havde begge arter fjernet størstedelen af de undersøgte lægemidler — og i flere tilfælde nedbrudt dem næsten fuldstændigt.
Til sammenligning gennemførte forskerne også forsøg i flydende laboratoriegrøftmedier uden biosolider. Det gav mulighed for at vurdere, hvordan svampene opfører sig under ideelle betingelser sammenlignet med det "snavsede", virkelige materiale fra rensningsanlægget.
Hvad lykkedes det præcist at nedbryde
Resultaterne viste sig overraskende gode for en så enkel metode. Hver svampeart fjernede otte ud af ni farmaceutika. Effektiviteten varierede fra cirka halvtreds procent til næsten hundrede procent efter tres dages kontakt med biosoliderne.
Østershattene viste sig særligt effektive og fjernede i flere tilfælde over halvfems procent af den aktive substans i antidepressiva. Dr. Timothy Bowden fra forskningsholdet betegnede resultaterne som særdeles lovende.
At et lægemiddel forsvinder fra en opløsning er dog ikke i sig selv tilstrækkeligt til at tale om succes. Det kan ske, at en kemisk forbindelse blot binder sig til slammet, men stadig forbliver aktiv og kan frigives til miljøet igen, når forholdene ændrer sig.
Ikke blot optagelse, men reel afgiftning
Derfor anvendte studiet højopløsnings-massespektrometri til at følge, hvad der skete med lægemiddelmolekylerne. Analysen viste, at svampene ikke blot "gemte" farmaceutika, men aktivt omdannede dem. Forskerne identificerede over fyrre nye nedbrydningsprodukter, der opstod under enzymernes påvirkning.
Mange af disse reaktioner fulgte et karakteristisk mønster: store molekyler blev brudt op i mindre dele, iltatomerne blev tilsat, og aromatiske ringe blev ændret. Det er typisk for enzymer fra hvidrådssvampe, som opfører sig lidt som aggressive, men naturlige rengøringsmidler.
Toksikologiske modeller indikerer, at de fleste nedbrydningsprodukter har lavere toksicitet end de oprindelige lægemidler, hvilket betyder en reel reduktion af farlighed. Til at vurdere den potentielle skadelighed af disse produkter anvendte forskerne Cheminformatics hazard assessment-modulet fra det amerikanske Environmental Protection Agency. Forudsigelserne viste, at de nye forbindelser generelt udviste lavere toksicitet end de oprindelige farmaceutika.
Hvorfor test med rigtige biosolider er så betydningsfuld
Mange tidligere arbejder om bioremediering af lægemidler tog udgangspunkt i sterile, rene opløsninger. Under sådanne betingelser er det let at opnå imponerende resultater — men metoden slår siden fejl i praksis. Biosolider er tætte, fyldte med andre organiske forbindelser og mineraler, og derudover lever der en mangfoldighed af mikroorganismer i dem, der konkurrerer om plads og næringsstoffer.
I dette studie udsatte forskerne bevidst svampene for den virkelige "blanding" fra rensningsanlægget. Det viste sig, at visse forbindelser under sådanne forhold nedbrydes endnu hurtigere end i enkle flydende næringsmedier. Det er et vigtigt signal om, at processen i fremtiden kan kobles til eksisterende slambehandlingsanlæg.
Forskere fra Massachusetts Institute of Technology tester allerede lignende tilgange med andre svampearter på forurenet jord. Professor Michael Liebhold har antydet muligheden for kommerciel anvendelse inden for fem år.
Mycoaugmentering — svampe som et nyt trin i spildevandsrensning
Forskerne taler her om såkaldt mycoaugmentering — målrettet brug af svampe til at forbedre kvaliteten af forurenede materialer. I praksis kunne det betyde, at der tilføjes et trin, hvor biosoliderne gennemvokses af mycelium, inden de sendes til markerne.
Hvidrådssvampe trives godt på faste substrater og kræver hverken avanceret udstyr eller høj energiforbrug. I mange anlæg ville de kunne introduceres som en relativt billig proces: det kræver blot kontrol af fugtighed, temperatur og opholdstid i særligt indrettede kamre.
- Lave omkostninger sammenlignet med avanceret kemi eller membranltre
- Brug af organismer, der naturligt forekommer i økosystemer
- Mulighed for at reducere hele grupper af forbindelser, ikke kun enkeltlægemidler
- Enklere integration i allerede eksisterende slambehandlingslinjer
- Minimal produktion af biaffald
- Mulighed for kombination med aerob forgæring
Hvad det kan betyde for landbrug og byer
For landmænd er biosolider en attraktiv gødningsform — de indeholder værdifulde næringsstoffer, hjælper med at forbedre jordens struktur og tilbageholde vand. Stadig flere stiller dog spørgsmålet, om vi ved siden af de positive effekter bringer en cocktail af stoffer ud på markerne, som oprindeligt var designet til at behandle mennesker — ikke til at vande gulerødder eller hvede.
Hvis svampenes "kemiske vaskerier" bliver standardpraksis på rensningsanlæg, kunne slammet nå markerne med en væsentligt lavere mængde farmaceutika. Det er en chance for at bevare fordelene ved biosolider og samtidig dæmpe kontroversen om deres sikkerhed. Miljøministeriet i Oregon overvejer allerede et pilotprogram.
For byerne ville det betyde endnu et redskab til at håndtere den stigende mængde lægemidler i spildevandssystemet. Befolkninger bliver ældre, medicinforbruget vokser, og kloaksystemerne er ikke gearet til det. Brugen af svampe kan blive én af elementerne i en bredere strategi — side om side med borgerinformation, for eksempel om at aflevere udløbne lægemidler på apoteket, og udvikling af nye vandrensningsteknologier.
Hvad der stadig mangler at blive undersøgt — og hvad man bør være opmærksom på
Inden østershatte og farvet læderporesvamp bliver en fast del af den kommunale infrastruktur, skal ingeniørerne verificere flere ting. For det første, hvordan processen opfører sig i industriel skala: i store siloer og med varierende slamsammensætning. For det andet, om nedbrydningsprodukterne reelt forbliver mindre toksiske ved fuldt omfang af doser og blandinger — og ikke kun i computermodeller.
Det er værd at huske, at farmaceutika blot er én gruppe af forurenende stoffer. Biosolider indeholder også pesticider, vaskemidler og plastadditiver. Nogle af disse kan måske også nedbrydes af hvidrådssvampenes enzymer — andre vil kræve helt andre fjernelsesmetoder.
For den almindelige vandhane-bruger har denne historie én praktisk pointe: smid ikke tabletter i toilettet, og hæld ikke sirup i vasken. Selv de mest ihærdige svampe kan ikke håndtere en ukontrolleret lavine af kemi fra vores badeværelser. Rensningssystemet fungerer bedst, når fornuftigt hjemmeadfærd kombineres med intelligent brug af biologiske og teknologiske redskaber. Ikke engang det mest moderne rensningsanlæg kan hjælpe, hvis vi skyller store mængder medicin ud i kloakken.
