Forskere fra Johns Hopkins University har testet, om svampe kan fjerne farmaceutiske rester fra slam, før det spredes som gødning på marker. Resultaterne viser, at svampenes enzymer kan nedbryde op til 99 procent af visse antidepressiva.
Moderne psykiatriske lægemidler er designet til at virke kraftigt på hjernen og forblive i kroppen i lang tid. Efter delvis udskillelse havner de i kloaksystemet, og en del ubrugte tabletter skylles stadig ud i toilettet. I renseanlæg forsvinder de fleste forureninger, men ikke alle aktive stoffer fra medicin kan neutraliseres så let.
Efter rensning bliver der et tykt materiale tilbage, der er rigt på næringsstoffer – såkaldt biofast affald, altså forarbejdet spildevandsslam. I USA og mange andre lande bruges det som gødning og jordforbedrer. Sammen med det kan sporbare mængder af medicin havne på markerne, herunder antidepressiva og beroligende midler.
Studier tyder på, at selv små mængder medicin i miljøet kan påvirke vandlevende og jordlevende dyrs adfærd, og potentielt også menneskers sundhed. Endnu mangler der hårde beviser for, at sådanne doser reelt skader forbrugere af fødevarer fra marker gødet med biofast affald. Forskere understreger dog, at mange af disse forbindelser er svære at nedbryde og kan hænge i miljøet i lang tid.
Hvorfor hvide rådnesvampe er naturens kemiske fabrikker
Forskningsholdet valgte at bruge organismer, der i millioner af år har klaret en af naturens hårdeste materialer – træ. Det drejer sig om såkaldte hvide rådnesvampe, der er berømte for deres evne til at nedbryde lignin, det meget modstandsdygtige bindemiddel i træ.
I modsætning til mange bakterier udskiller disse svampe stærke, uspecifikke enzymer til omgivelserne. De interesserer sig ikke for én bestemt forbindelse. De angriber hele spektret af komplicerede organiske molekyler og nedbryder dem til mindre, normalt lettere nedbrydelige dele.
Forskerne fokuserede på to populære arter. Pleurotus ostreatus er kendt fra danske supermarkeder som østershat. Trametes versicolor er en farverig poresvamp, der vokser på træstammer og ofte kaldes kalkun-halesvamp. Begge arter er velbeskrevne, let tilgængelige og har længe været brugt i forskellige miljøeksperimenter.
Sådan fungerede forsøget med spildevandsslam og svampe
Holdet fra Johns Hopkins University hentede biofast affald fra et kommunalt renseanlæg og tilsatte ni forskellige lægemidler med virkning på centralnervesystemet. Blandt dem var populære antidepressiva som citalopram og trazodon.
Det tilberedte materiale blev brugt som vækstmedie for myceliet fra østershat og Trametes versicolor. Forskerne lod svampene vokse på slammet i op til 60 dage. I den periode målte de regelmæssigt, hvor meget af de aktive stoffer der stadig var tilbage i prøven.
Resultaterne viste, at begge svampearter klarede størstedelen af de testede lægemidler, og i mange tilfælde faldt koncentrationen næsten til nul. Til sammenligning gennemførte forskerne også forsøg i klassisk flydende laboratoriesubstrat uden biofast affald. Det gjorde det muligt at kontrollere, hvordan tilstedeværelsen af en reel blanding af forureninger påvirkede nedbrydningens effektivitet.
Hvor effektivt fjerner svampene medicin fra spildevand
Efter to måneders mycelievækst havde begge arter reduceret niveauet af otte ud af ni undersøgte stoffer. Fjernelsesgraden varierede fra omkring 50 procent til næsten fuld eliminering af det pågældende lægemiddel fra det biofaste affald.
Østershat præsterede særligt godt og rensede praktisk talt prøven for visse farmaceutiske stoffer. Interessant nok forløb nedbrydningen af medicin i nogle tilfælde bedre i tilstedeværelse af biofast affald end i en simpel, kunstig opløsning. Det er et signal om, at tests kun i væske ikke altid viser, hvordan teknologien vil fungere under reelle forhold i et renseanlæg.
Forskerne kiggede også på, hvad der sker med lægemiddelmolekylerne efter kontakt med myceliet. Det centrale spørgsmål var, om svampene kun absorberer farmaceutiske stoffer, eller om de faktisk nedbryder dem til mindre skadelige bestanddele.
Nedbryder svampene medicinen eller gemmer de den bare væk
Med hjælp fra avanceret massespektrometri kunne forskerne spore, hvordan prøvernes kemiske sammensætning ændrede sig over tid. De identificerede over 40 nye forbindelser, der opstod som følge af svampeenzymernes virkning. I mange tilfælde blev lægemiddelmolekylerne skåret i mindre fragmenter eller oxideret – et iltmolekyle blev tilføjet.
Analyse af toksicitet tyder på, at nedbrydningsprodukterne normalt er mindre farlige end de oprindelige lægemidler, hvilket indikerer reel afgiftning og ikke bare flytning af problemet til et andet sted. Til indledende vurdering af disse nye forbindelsers potentielle skadelighed brugte forskerne et EPA-værktøj baseret på kemoinformatik. Modellen viste, at de fleste omdannelsesprodukter burde være sikrere for levende organismer end de originale aktive stoffer.
Det er et meget vigtigt signal for personer, der er ansvarlige for miljøpolitik og planlægning af nye rensningsteknologier. I den videnskabelige litteratur dukker begrebet mykoaugmentering op stadig oftere. Det handler om bevidst introduktion af svampe i forurenede miljøer for at fremskynde nedbrydningen af skadelige forbindelser. Studiet fra Johns Hopkins University leverer stærke argumenter for, at en sådan metode også giver mening i forbindelse med spildevandsslam.
Hvide rådnesvampe har flere praktiske fordele sammenlignet med dyre kemiske teknologier eller avancerede filtre:
- De kan vokse på fast materiale som biofast affald uden behov for kompliceret infrastruktur
- De virker under relativt milde forhold uden behov for høje temperaturer eller højt tryk
- De er udbredte i naturen og velundersøgte, og deres dyrkning er billig
- De enzymer de producerer klarer hele grupper af forbindelser, ikke kun en enkelt forurenende
- De kræver minimal vedligeholdelse og kan integreres i eksisterende processer
- Deres mycelium kan genbruges eller komposteres efter brug
Fra et renseanlægs synspunkt er visionen om et modul, hvor biofast affald gennemgår en svampebehandling før udkørsel til marker, tiltalende. Et sådant trin kunne supplere eksisterende processer og hæve det generelle miljøsikkerhedsniveau.
Hvilke udfordringer skal løses før storskala-implementering
Selvom resultaterne lyder lovende, er vejen til implementering i stor skala stadig lang. Man skal for eksempel kontrollere, hvordan svampene klarer hele suppen af forureninger i rigtigt slam fra forskellige renseanlæg, ikke kun ni lægemidler.
Et andet problem er at opretholde den biologiske balance. I store anlæg er biofast affald fyldt med bakterier og andre mikroorganismer, der kan konkurrere med myceliet om plads og næringsstoffer. Man skal også sikre sig, at eventuelle omdannelsesprodukter fra farmaceutiske forbindelser ikke akkumuleres i jord eller vand på en uønsket måde på længere sigt.
Forskere fra Johns Hopkins University påpeger også behovet for langvarige feltforsøg på kommercielle renseanlæg. Laboratoriebetingelser er kontrollerede, men virkelige anlæg møder variationer i temperatur, pH-værdi og sammensætning af indkommende spildevand. Desuden skal man teste, om svampenes effektivitet holder sig over flere cyklusser af behandling.
Hvad betyder det her for dig som forbruger og samfundet
For byboere er denne historie en påmindelse om, at den tablet du tager for at sove eller forbedre humøret ikke forsvinder sporløst. En del havner i renseanlægget og derfra videre i forskellige former til miljøet. Selv hvis doserne i praksis er minimale, gør den stigende brug af antidepressive midler, at forskere begynder at lede efter nye, mere raffinerede rensningsmetoder.
Samtidig viser denne forskningsretning, at ikke hver teknologisk gåde skal løses med kompliceret apparatur. Nogle gange er det nok at forstå organismer, der i millioner af år har ryddet op i skove efter døde træstammer, og overføre deres talent til steder, hvor vi skaber de største mængder affald.
For landmænd, der bruger biofast affald, kunne sådan en svampeforbehandling i fremtiden blive et argument for, at de anvender gødning med lavere kemisk belastning. For operatører af renseanlæg kunne det blive en måde at opfylde stadig strammere normer for mikroforureninger uden at skulle foretage gigantiske investeringer i avancerede membranteknologier.
I baggrunden ligger der endnu en interessant konklusion. De samme enzymer, der hjælper svampe med at angribe lignin og psykiatrisk medicin, kan vise sig nyttige til nedbrydning af andre hårdnakkede forureninger – for eksempel plantebeskyttelsesmidler eller visse kosmetiske ingredienser. Hvis yderligere studier bekræfter effektiviteten af en sådan tilgang, kan østershat og deres slægtninge blive et fast element i moderne spildevandshåndtering.
