Svampe som et naturligt alternativ til kemi i spildevandsrensning
Forskere fra Johns Hopkins University har undersøgt, om almindelige træsvampe kan nedbryde rester af lægemidler i rensningsslam, inden dette materiale anvendes som gødning på landbrugsarealer.
Moderne antidepressiva og angstdæmpende midler er designet til at påvirke nervesystemet kraftigt og forblive i kroppen i lang tid. Efter delvis udskillelse ender de i kloaksystemet – og en del af ubrugte tabletter skylles stadig ud i toilettet. Rensningsanlæg fjerner størstedelen af urenheder, men ikke alle aktive stoffer fra lægemidler kan elimineres effektivt.
Hvad er biosolider, og hvorfor er de et problem
Efter rensningen tilbage er et næringsrigt, tæt materiale – såkaldte biosolider, eller behandlet spildevandsslam. I USA og mange andre lande bruges dette som gødning og jordforbedringsmiddel. Med det kan spormængder af lægemidler – herunder antidepressiva og beroligende midler – ende på markerne.
Forskning antyder, at selv minimale mængder af lægemidler i miljøet kan påvirke adfærden hos vanddyr og jordorganismer og potentielt også menneskers sundhed. Hårde beviser for, at sådanne doser faktisk skader forbrugere af fødevarer fra biosolid-gødede marker, mangler endnu. Forskere understreger dog, at mange af disse forbindelser nedbrydes vanskeligt og kan forblive i miljøet i lang tid.
Hvide rådssvampe som naturlige enzymfabrikker
Forskerholdet valgte organismer, der i millioner af år har håndteret et af naturens hårdeste materialer – træ. Det drejer sig om såkaldte hvide rådssvampe, der er kendte for deres evne til at nedbryde lignin, det meget modstandsdygtige “bindemiddel” i træ.
I modsætning til mange bakterier udskiller disse svampe kraftige og bredt virkende enzymer til omgivelserne. De fokuserer ikke på én bestemt forbindelse. De angriber et helt spektrum af komplekse organiske molekyler og bryder dem ned til mindre dele, som typisk er lettere at nedbryde.
Forskerne koncentrerede sig om to velkendte arter. Pleurotus ostreatus, også kaldet østershatte, er let tilgængelig i butikker. Trametes versicolor er en farverig hatsvamp, der vokser på træstammer og ofte benævnes den “brogede kalkhat”. Begge arter er velundersøgte, lettilgængelige og har længe været brugt i forskellige miljøeksperimenter.
Sådan blev eksperimentet med spildevandsslam gennemført
Holdet fra Johns Hopkins tog biosolider fra et kommunalt rensningsanlæg og tilsatte ni lægemidler, der virker på centralnervesystemet. Blandt dem optrådte blandt andet det populære antidepressivum citalopram og trazodon.
Det således forberedte materiale blev brugt som vækstmedium for myceliet af østershatte og Trametes versicolor. Forskerne lod svampene vokse på slammet i maksimalt tres dage og undersøgte løbende, hvor mange aktive stoffer der stadig var til stede i prøven.
Resultaterne viste, at begge svampearter klarede sig med størstedelen af de testede lægemidler, og i mange tilfælde faldt koncentrationen næsten til nul. Til sammenligning blev der også gennemført forsøg i klassisk flydende laboratoriemedium uden biosolider, hvilket gjorde det muligt at verificere, hvordan den reelle “blanding” af urenheder påvirkede nedbrydningseffektiviteten.
Hvor stor en andel af lægemidlerne fjerner svampene fra slammet
Efter to måneders arbejde med myceliet reducerede begge arter niveauet af otte ud af ni undersøgte stoffer. Graden af fjernelse lå nogenlunde mellem halvtreds procent og næsten fuldstændig eliminering af det pågældende lægemiddel fra biosoliterne.
Særligt effektive var østershattene, som i visse tilfælde næsten fuldstændigt “rensede” prøven. Bemærkelsesværdigt er det, at nedbrydningen i nogle tilfælde forløb bedre i tilstedeværelse af biosolider end i en simpel kunstig opløsning. Det signalerer, at test udelukkende i flydende medium ikke altid afspejler, hvordan teknologien fungerer under realistiske betingelser på et rensningsanlæg.
Forskerne var særligt opmærksomme på, hvad der sker med lægemiddelmolekylerne efter kontakt med myceliet. Det afgørende spørgsmål var, om svampene blot optager farmaceutika, eller om de reelt nedbryder dem til mindre skadelige komponenter. Avanceret massespektrometri kom til hjælp og gjorde det muligt at følge, hvordan den kemiske sammensætning af prøverne ændrede sig over tid.
Der blev identificeret mere end fyrre nye forbindelser, der opstod som følge af svampeenzymernes aktivitet. I mange tilfælde blev lægemiddelmolekylerne skåret i mindre fragmenter eller “oxideret” – der blev tilføjet et iltatom til molekylet. Toksicitetsanalyser antyder, at nedbrydningsprodukterne generelt er mindre farlige end de originale lægemidler, hvilket peger på reel “afgiftning” snarere end blot en forflytning af problemet.
Mykoaugmentering som en ny mulighed for rensningsanlæg
Begrebet mykoaugmentering dukker stadig hyppigere op i den videnskabelige litteratur. Det drejer sig om målrettet introduktion af svampe i forurenede miljøer for at fremskynde nedbrydningen af skadelige forbindelser. Studiet fra Johns Hopkins leverer stærke argumenter for, at en sådan metode giver mening ved behandling af spildevandsslam.
Hvide rådssvampe har flere praktiske fordele sammenlignet med dyre kemiske teknologier og avancerede filtre:
- de kan vokse på fast materiale som biosolider uden behov for kompliceret infrastruktur
- de fungerer under relativt milde betingelser uden brug af høje temperaturer eller tryk
- de er almindelige i naturen, velundersøgte og billige at dyrke
- de enzymer, de producerer, kan håndtere hele grupper af forbindelser og ikke kun én enkelt type forurening
- de kræver hverken elektrisk energi eller specialreaktorer i rustfrit stål
- myceliet kan efter endt behandling komposteres eller anvendes til produktion af vækstsubstrat
Set fra rensningsanlæggenes perspektiv er visionen om et modul, hvor biosolider gennemgår en “svampekur” inden udbringning på markerne, særdeles tillokkende. Et sådant trin kunne supplere eksisterende processer og hæve det samlede niveau af miljøsikkerhed.
Hvilke udfordringer kan komplicere storskalabrug af svampe
Selvom resultaterne lyder lovende, er vejen til storskalaimplementering stadig lang. Det er blandt andet nødvendigt at undersøge, hvordan svampene klarer sig med den fulde “suppe” af forurenende stoffer i reelt slam fra forskellige rensningsanlæg – og ikke kun med ni udvalgte lægemidler.
Et andet problem er at opretholde den biologiske balance. I store installationer er biosolider fyldt med bakterier og andre mikroorganismer, som kan konkurrere med myceliet om plads og næringsstoffer. Det er ligeledes nødvendigt at sikre, at eventuelle omdannelsesprodukter fra farmaceutiske forbindelser ikke akkumuleres uønsket i jord eller vand over en længere tidshorisont.
For byboere minder denne historie om, at en tablet taget til søvn eller humørforbedring ikke forsvinder sporløst. En del ender på et rensningsanlæg og derfra videre – i forskellig form – ud i miljøet. Selv om doserne i praksis er minimale, fører det stigende forbrug af antidepressiva forskere til at søge efter nye og mere sofistikerede rensningsmetoder.
Hvad betyder opdagelsen for landmænd og rensningsanlægsoperatører
For landmænd, der anvender biosolider, kunne en sådan svampebaseret “forrensning” i fremtiden udgøre et argument for, at de bruger gødning med en lavere kemisk belastning. For operatører af rensningsanlæg er det en måde at overholde stadig strengere normer for mikroforurening på – uden gigantiske investeringer i avancerede membranteknologier.
I baggrunden gemmer sig endnu en interessant konklusion. De samme enzymer, der hjælper svampene med at angribe lignin og psykiatriske lægemidler, kan vise sig nyttige ved nedbrydning af andre hårdnakkede forureningsstoffer – for eksempel pesticider eller visse ingredienser i kosmetik.
Hvis yderligere forskning bekræfter effektiviteten af denne tilgang, kan Pleurotus ostreatus og dens “slægtninge” blive et fast element i moderne håndtering af vandaffald. Denne forskningsretning viser, at ikke ethvert teknologisk puslespil behøver løses med kompliceret apparatur. Nogle gange er det nok at forstå de organismer, der i millioner af år har ryddet op i skovene efter døde stammer – og overføre deres talent til de steder, hvor vi genererer de største mængder affald.
