Lægemiddelrester fra rensningsanlæg ender på landbrugsmarkerne
Rester af antidepressiva og andre lægemidler fra rensningsanlæg havner på landbrugsmarkerne sammen med gødning. Forskere fra Johns Hopkins University har imidlertid fundet en overraskende løsning: almindelige træsvampe er i stand til at nedbryde disse farmaceutiske stoffer, inden de når ud i jorden.
Antidepressiva og andre psykotrope stoffer er designet til at virke i den menneskelige hjerne – ikke i landbrugsjorden. Når en tablet er indtaget, udskiller kroppen de aktive stoffer, og en del af dem ender i kloakken. Det sker også, når folk skyller forældede lægemidler ud i toilettet. Rensningsanlæg er gode til at fjerne bakterier og tungmetaller, men komplekse kemiske forbindelser fra medicin passerer nærmest uændret igennem hele processen.
Biosolider bærer en cocktail af farmaceutika ud på markerne
Af spildevand opstår det, man kalder biosolider – slam rigt på kvælstof, fosfor og organisk stof, som anvendes i stort omfang som jordforbedring og gødning. Men med dem følger en hel blanding af farmaceutiske forbindelser. Nogle studier tyder på, at planter kan optage fragmenter af disse stoffer, og selv om forskerne endnu ikke har et entydigt bevis for, at de vender tilbage til vores tallerkener via fødevarer, vokser risikoen for mennesker og økosystemer støt.
Selv meget små mængder psykotrope lægemidler kan påvirke organismers adfærd. Derfor betegner eksperter dem som forurenende stoffer, der kræver særlig opmærksomhed. Forskere fra Johns Hopkins University satte sig derfor for at finde en utraditionel metode til at løse problemet, inden det kontaminerede slam forlader rensningsanlægget.
Hvorfor klassiske rensningsanlæg fejler over for moderne lægemidler
Traditionelle rensningsteknologier blev udviklet med fokus på sygdomsfremkaldende mikroorganismer og enklere kemiske forbindelser. Biologiske og kemiske systemer er fremragende til at reducere patogener og metaller, men psykotrope farmaceutika tilhører en helt anden kategori. Det er komplekse molekyler, der er konstrueret til at holde sig i kroppen i lang tid og nedbrydes yderst langsomt.
Resultatet er, at et rensningsanlæg sagtens kan „vinde” over bakterier, men taber kampen mod moderne lægemidler. Farmaceutiske forbindelser binder sig til det organiske materiale i slammet og overlever ubeskadigede hele rensningsprocessen. Når dette slam spredes på markerne, kan stofferne på sigt påvirke jord- og vandliv og ophobes i fødekæden.
Forskerne valgte derfor en anden tilgang: i stedet for avanceret kemi satsede de på organismer, der har løst lignende opgaver i millioner af år. Det viste sig, at almindelige trælevende svampe kan være et overraskende effektivt redskab.
Hvidrådssvampe fungerer som naturlige bioreaktorer
Forskerholdet satsede på en gruppe organismer, der siden tidernes morgen har nedbrudt meget modstandsdygtige stoffer. Det drejer sig om såkaldte hvidrådssvampe, som er kendt for at kunne nedbryde lignin – træets hårde „skelet”. I stedet for interne enzymer som mange bakterier udskiller disse svampe kraftige, uspecifikke enzymer til omgivelserne, der angriber et bredt spektrum af komplekse molekyler.
Denne enzymatiske fleksibilitet gør hvidrådssvampe særligt velegnede til at angribe farmaceutika, der er stærkt bundet til det organiske materiale i slam. To arter, som mange kender fra køkkenet eller skovturen, blev udvalgt til forsøgene: Pleurotus ostreatus – den populære spiselige østerssvamp – og Trametes versicolor, på dansk kaldet krokansvamp eller „kalkunhale” på grund af frugtlegemernes udseende.
Begge arter er let tilgængelige, velundersøgte og kan vokse på mange forskellige substrater, hvilket er enormt relevant set fra rensningsanlæggenes perspektiv. Forskerne fra Johns Hopkins University testede derfor, om disse svampe kan „spise” farmaceutika skjult i slam, inden slammet bruges som gødning.
Sådan forløb eksperimentet med svamperensning
Forskerne tog biosolider fra et kommunalt rensningsanlæg og blandede dem bevidst med ni aktive stoffer fra psykotrope lægemidler, herunder populære antidepressiva som citalopram og trazodon. Derefter podede de slammet med mycelium fra østerssvamp og Trametes versicolor og lod dem vokse i op til tres dage.
Samtidig gennemførte de et kontrolforsøg: de samme forbindelser blev opløst i en laboratorieopløsning uden slam. Det gjorde det muligt at sammenligne, hvordan lægemidlerne opfører sig under rene betingelser versus i det virkelige, komplekse materiale fra rensningsanlægget. Gennem hele studieperioden anvendte de højopløselig massespektrometri til at måle koncentrationerne af de enkelte lægemidler og identificere molekyler, der opstod under nedbrydningen.
Dermed var det muligt at vurdere ikke blot, om noget forsvandt, men også hvad det blev omdannet til. Resultaterne overraskede selv forskerne fra Johns Hopkins University.
Effektiviteten nåede op på hundrede procent for visse lægemidler
Begge svampearter klarede sig overraskende godt. Hver af dem nedbrød otte af de ni testede stoffer, ofte i meget høj grad. De konkrete resultater viste følgende:
- I mange prøver registrerede man en koncentrationsreduktion på omkring halvtreds procent efter to måneder
- I en del tilfælde rensede svampene slammet næsten fuldstændigt for det pågældende lægemiddel
- Pleurotus ostreatus viste sig særligt effektiv til nedbrydning af flere antidepressiva med en fjernelsesrate på over halvfems procent
- Visse stoffer nedbrød sig bedre i det „snavsede” slam end i den ideelt tilberedte laboratorieopløsning
- Trametes versicolor udviste stabile resultater på tværs af forskellige typer farmaceutika
- Svampeenzymerne fungerede effektivt selv ved de lavere temperaturer, der er typiske for rensningsanlæg
Bemærkelsesværdigt var det, at nogle stoffer nedbrød sig bedre netop i det „forurenede” miljø end i ren laboratorieopløsning. Det tyder på, at det virkelige miljø med al dets kaotiske kemi og mikrobiologi faktisk kan hjælpe svampeenzymerne. Forskerne fra Johns Hopkins University betragter dette som et meget opmuntrende fund med hensyn til praktisk anvendelse.
Opstår der nye giftige stoffer under nedbrydningen?
Den hyppigste indvending mod mange rensningsmetoder lyder: „i stedet for ét forurenende stof skaber vi et andet, måske endnu farligere”. I dette projekt lagde forskerne derfor stor vægt på analysen af nedbrydningsprodukterne. De identificerede over fyrre forbindelser, der opstod, når svampene „tygger” lægemiddelmolekylerne i stykker – ofte ved at klippe dem i mindre fragmenter eller tilføje iltatomer.
Til vurdering af disse stoffers egenskaber brugte de et værktøj fra det amerikanske agentur EPA, der på baggrund af kemisk struktur forudsiger potentiel toksicitet. Det store flertal af nedbrydningsprodukterne viste sig at være mindre skadelige end udgangsforbindelserne. Det er et stærkt argument for, at svampenes „rensningsproces” reelt reducerer truslen frem for blot at flytte den fra én form til en anden.
Toksikologiske analyser indikerer, at myceliet ikke gemmer farmaceutika i sin biomasse, men rent faktisk neutraliserer dem ved at omdanne dem til mindre farlige partikler. Forskerne understreger, at netop dette aspekt var afgørende for at vurdere, om metoden giver mening i stor skala.
Mycoaugmentering som ny tilgang i rensningsanlæg
Forskerne taler om såkaldt mycoaugmentering – den bevidste brug af svampe til at understøtte rensningsprocesser. Fra et praktisk synspunkt er idéen attraktiv, fordi hvidrådssvampe ikke kræver sterile forhold, kan vokse på organisk affald, producerer enzymer med virkning mod et bredt spektrum af forbindelser og er relativt billige at dyrke.
Denne type „svampemoduler” ville i fremtiden kunne integreres i eksisterende behandlingslinjer for biosolider. For eksempel via ekstra modningstrin, hvor slammet hviler i tunneler, bunker eller containere og giver myceliet tid til at arbejde, inden gødningen når ud på markerne. Nogle rensningsanlæg i Oregon og Californien tester allerede lignende pilotprojekter.
En yderligere fordel er, at Pleurotus ostreatus og Trametes versicolor begge er arter, som folk almindeligvis spiser eller anvender i medicinsk sammenhæng, så deres sikkerhed er veldokumenteret. Eksperter fra universiteter i Baltimore og Seattle anser mycoaugmentering for en lovende retning inden for miljødekontaminering.
Hvad denne opdagelse betyder for landbrug og folkesundhed
I dag er biosolider i mange lande en vigtig del af den cirkulære økonomi: i stedet for at bortskaffe slam bruges det til at forbedre jordens frugtbarhed. Samtidig vokser presset for at begrænse den kemiske „bagage”, der følger med ud i miljøet. Hvis svampebaserede teknologier kan fuldkommenggøres, vil landmænd potentielt kunne drage fordel af slamets næringsværdi med færre risici for, at de medbringer en cocktail af psykotrope lægemidler til markerne.
For befolkningen ville det betyde en mindre risiko for, at mikroskopiske mængder antidepressiva og andre farmaceutika cirkulerer mellem kloakken, jorden, vandet og fødevarerne. For vand- og jordorganismer ville det indebære en reduceret påvirkning fra stoffer, der griber ind i nervesystemerne. Forskerne fra Johns Hopkins University understreger, at selv om der stadig er tale om laboratoriefasen, er potentialet for reel anvendelse enormt.
Selvfølgelig vil ingen enkelt løsning løse problemet med farmaceutika i miljøet fuldstændigt. Heller ikke de mest effektive svampe kan erstatte fornuftig medicinforvaltning – undladelse af at skylle tabletter i toilettet, begrænsning af overpræscription og udvikling af præparater, der lettere kan bionedbrydes. Men svampenes „rensningsanlæg” kan blive en vigtig brik i et større puslespil, hvor teknologi, medicin og økologi endelig begynder at samarbejde. Måske er netop denne kombination af traditionel viden om svampe og moderne videnskab nøglen til et gennembrud i beskyttelsen af vores jord og vand mod lægemidler, der ikke hører hjemme der.
