En overraskende løsning fra naturen
Forskere fra Johns Hopkins University har undersøgt, om almindelige træbrydende svampe kan nedbryde rester af lægemidler i spildevandsslam, inden dette slam anvendes som gødning på landbrugsjord. Resultaterne var bemærkelsesværdigt lovende.
Moderne antidepressiva og andre psykofarmaka er designet til at påvirke hjernen intenst og forblive i kroppen over lang tid. Når de udskilles delvist, ender de i kloaksystemet — og en del ubrugte tabletter skylles stadig direkte i toilettet. Renseanlæg fjerner godt nok de fleste urenheder, men ikke alle aktive lægemiddelstoffer kan neutraliseres effektivt.
Hvad er biosolider, og hvorfor er de et problem
Efter rensning efterlades et næringsrigt, fast materiale kaldet biosolider — altså bearbejdet spildevandsslam. I USA og mange andre lande bruges det som jordforbedringsmiddel og gødning. Men med det følger sporstof af lægemidler, herunder antidepressiva og angstdæmpende midler.
Studier tyder på, at selv minimale mængder af farmaceutiske stoffer i miljøet kan påvirke adfærden hos vand- og jorddyr og potentielt også menneskers sundhed. Hårde beviser for, at sådanne koncentrationer er direkte skadelige for folk, der spiser afgrøder gødet med biosolider, mangler endnu. Forskere understreger dog, at mange af disse forbindelser er svært nedbrydelige og kan opholde sig i miljøet i meget lang tid.
Hvordan svampe fra hvid råd nedbryder de hårdeste naturlige materialer
Forskerholdet vendte blikket mod organismer, der i millioner af år har tacklet et af naturens mest modstandsdygtige materialer — træ. Det drejer sig om såkaldte hvid-råd-svampe, der er berømt for deres evne til at nedbryde lignin, træets ekstremt robuste bindemiddel.
I modsætning til mange bakterier udskiller disse svampe kraftige og relativt uselektive enzymer direkte i deres omgivelser. De fokuserer ikke på ét bestemt stof, men angriber hele spektret af komplekse organiske molekyler og bryder dem ned til mindre, normalt lettere nedbrydelige dele.
Forskergruppen koncentrerede sig om to velkendte arter. Pleurotus ostreatus, som i Danmark er kendt som østershatte, og Trametes versicolor, en farverig hatsvamp, der vokser på træstammer og almindeligvis kaldes flerfarvet lædersvamp. Begge arter er veldokumenterede, let tilgængelige og har længe været anvendt i miljøeksperimenter.
Eksperimentets opbygning og metode
Forskerne fra Johns Hopkins University indsamlede biosolider fra et kommunalt renseanlæg og tilsatte ni lægemidler, der virker på centralnervesystemet. Blandt dem var populære antidepressiva som citalopram og trazodon.
Det forberedte materiale dannede derefter vækstunderlag for myceliet fra Pleurotus ostreatus og Trametes versicolor. Svampene fik lov at vokse i slammet i op til tres dage, mens forskerne løbende målte, hvor meget af de aktive stoffer der stadig var til stede i prøverne.
Til sammenligning gennemførtes der også forsøg i klassiske flydende laboratoriemedier uden biosolider. Det gjorde det muligt at vurdere, hvordan tilstedeværelsen af en reel “blanding” af urenheder påvirkede nedbrydningseffektiviteten.
Hvad viste resultaterne efter to måneder
Efter to måneder med myceliumvækst reducerede begge arter koncentrationen af otte ud af ni undersøgte stoffer. Graden af fjernelse spændte fra cirka halvtreds procent til næsten fuldstændig elimination af det pågældende lægemiddel fra biosoliderne.
Pleurotus ostreatus klarede sig særligt imponerende og “rensede” i praksis prøverne for en del af lægemidlerne næsten fuldstændigt. Et bemærkelsesværdigt fund var, at nedbrydningen i flere tilfælde gik bedre i nærvær af biosolider end i en simpel syntetisk opløsning. Det signalerer, at laboratorietests i flydende medier ikke altid afspejler, hvordan teknologien fungerer under reelle renseanlægsforhold.
Skjuler svampene blot lægemidlerne, eller nedbryder de dem virkeligt
Forskerne undersøgte grundigt, hvad der sker med lægemiddelmolekylerne efter kontakt med myceliet. Det afgørende spørgsmål var: optager svampene blot farmaceutika, eller omdanner de dem faktisk til mindre skadelige bestanddele?
Avanceret massespektrometri muliggjorde sporing af ændringer i prøvernes kemiske sammensætning over tid. Over fyrre nye forbindelser dannet ved hjælp af svampeenzymer blev identificeret. I mange tilfælde var lægemiddelmolekylerne spaltet i mindre fragmenter eller oxideret — altså tilknyttet et iltatom.
Toksicitetsanalysen antyder, at nedbrydningsprodukterne generelt er mindre farlige end de oprindelige lægemidler. Til en indledende vurdering af de nye forbindelsers potentielle skadelighed anvendte forskerne et EPA-værktøj baseret på kemoinformatik. Modellen viste, at størstedelen af omdannelsesprodukterne bør være sikrere for levende organismer end de oprindelige aktive stoffer — et vigtigt signal for miljøpolitikere og planlæggere af nye renseteknologier.
Hvad er mykoaugmentering, og hvordan hjælper det renseanlæg
Begrebet mykoaugmentering dukker op stadigt hyppigere i videnskabelig litteratur. Det dækker over målrettet indførelse af svampe i forurenede miljøer for at fremskynde nedbrydningen af skadelige forbindelser. Studiet fra Johns Hopkins University giver stærke argumenter for, at metoden giver mening i behandlingen af spildevandsslam.
Hvid-råd-svampe har flere praktiske fordele sammenlignet med dyre kemiske teknologier eller avancerede filtre:
- De kan vokse på fast materiale som biosolider uden behov for kompleks infrastruktur
- De fungerer under forholdsvis milde betingelser — uden høje temperaturer eller tryk
- De forekommer naturligt, er veldokumenterede og billige at dyrke
- De producerede enzymer håndterer hele grupper af forbindelser, ikke blot én enkelt forurening
- De kræver ikke elektrisk energi til grundlæggende metaboliske processer
- Nedbrydningsprodukterne har lavere toksicitet end de oprindelige farmaceutika
Fra renseanlæggenes perspektiv er ideen om et modul, hvor biosolider gennemgår en “svampekur” inden udbringning på markerne, tillokkende. Et sådant trin kunne supplere eksisterende processer og øge det samlede niveau af miljøsikkerhed.
For byboere minder denne historie om, at en tablet taget mod søvnbesvær eller dårligt humør ikke forsvinder sporløst. En del af den havner på renseanlægget 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 nye og mere sofistikerede rensemetoder.
Hvilke udfordringer venter, inden svampe kan bruges i stor skala
Selv om resultaterne lyder lovende, er vejen til storskalaimplementering stadig lang. Det er for eksempel nødvendigt at undersøge, hvordan svampene håndterer den fulde “suppe” af urenheder i reelt slam fra forskellige renseanlæg — ikke blot ni udvalgte lægemidler.
En anden udfordring er at opretholde den biologiske balance. I store anlæg er biosolider fulde af bakterier og andre mikroorganismer, der kan konkurrere med myceliet om plads og næringsstoffer. Det er desuden nødvendigt at sikre, at eventuelle omdannelsesprodukter fra farmaceutiske forbindelser ikke akkumulerer uønsket i jord eller vand over en længere tidshorisont.
For landmænd, der anvender biosolider, kunne en sådan svampebaseret “forrensning” i fremtiden blive et argument for, at de bruger gødning med en lavere kemisk belastning. For renseanlægsoperatører ville det være en måde at opfylde stadig strengere krav til mikroforureninger på — uden massive investeringer i avancerede membranteknologier.
Et sidste interessant perspektiv fortjener opmærksomhed. De samme enzymer, der hjælper svampe med at angribe lignin og psykofarmaka, kan vise sig nyttige ved nedbrydning af andre vedvarende forureninger — for eksempel pesticider eller visse kosmetikingredienser. Hvis yderligere studier bekræfter effektiviteten af denne tilgang, kan Pleurotus ostreatus og dens “slægtninge” blive faste elementer i moderne spildevandshåndtering.
