Svampe fjerner antidepressiva fra spildevandsslam: nyt våben mod medicinrester

Usynlige medicinrester ender på vores marker

Rester af antidepressiva og andre psykiatriske lægemidler slipper igennem rensningsanlæg og havner på dyrkede marker. To almindelige svampe ser ud til at kunne gøre noget ved det problem.

Forskere fra Johns Hopkins University har påvist, at østerssvamp og lakporesvamp kan nedbryde en stor del af disse hårdnakkede stoffer i spildevandsslam, der bruges som gødning på landbrugsjord. Det åbner for en overraskende enkel, biologisk løsning på medicinforurening direkte ved kilden.

Medicinrester gemmer sig i gødningen fra vores kloakker

Antidepressiva, sovemidler og andre psykoaktive lægemidler er designet til at påvirke hjernen. Når vi har brugt dem, forlader de kroppen via urin og afføring – eller som piller der skylles ud i toilettet. Rensningsanlæggene fjerner sygdomsfremkaldende bakterier og mange metaller, men en del af disse komplekse kemiske forbindelser overlever processen.

Det resterende materiale efter rensning – kaldet biosolids eller spildevandsslam – er fyldt med nyttige næringsstoffer og bruges derfor som gødning på markerne. Men i dette slam sidder medicinrester bundet til organisk materiale.

Biosolids leverer kvælstof og fosfor til afgrøder, men bringer samtidig en usynlig cocktail af lægemidler ud på markerne.

Studier viser, at planter kan optage visse farmaceutiske stoffer fra jorden. Om mennesker i sidste ende får målbare mængder i sig gennem fødevarer, er endnu ikke afklaret. Forskerne er især bekymrede for mulige effekter på vandlevende organismer og jordliv samt for langvarig ophobning i miljøet.

Derfor har rensningsanlæg svært ved at håndtere medicin

Spildevandsrensningsanlæg er bygget til tre formål: at dræbe sygdomsfremkaldende organismer, reducere næringsstoffer og mindske metaller. Komplekse organiske molekyler som moderne lægemidler passer ikke godt ind i det design. De er netop udviklet til at forblive stabile i menneskekroppen, og denne robusthed gør dem modstandsdygtige over for standardrensningsmetoder.

Mange af disse stoffer binder sig til slampartikler. Dermed forsvinder de fra vandet, men ikke fra systemet. Med hver lastbilfuld slam, der køres ud som gødning, spredes disse forbindelser til nye jordarealer.

• Sygdomsfremkaldende organismer: i høj grad fjernet
• Metaller: kraftigt reduceret
• Næringsstoffer: delvist bevaret til brug som gødning
• Farmaceutiske stoffer: ofte stadig til stede i målbare koncentrationer

Østerssvamp og lakporesvamp som naturlige kemiske fabrikker

Forskningen fokuserede på såkaldte hvidrådssvampe – svampe der i naturen nedbryder træ. De er berømte, eller berygtet, for at kunne nedbryde lignin, det ekstremt hårde stof der giver træ dets styrke. For at klare det producerer de et arsenal af kraftfulde enzymer.

Hvor mange bakterier kun angriber én type molekyle ad gangen, frigiver disse svampe noget der minder om en kemisk universalrenser i deres omgivelser. Enzymerne er lidt kræsne og angriber et bredt spektrum af komplicerede forbindelser – fra træpolymerer til farvestoffer og nu altså også lægemidler.

Forskerne valgte to velkendte arter:

• Pleurotus ostreatus – bedre kendt som østerssvamp
• Trametes versicolor – på dansk kaldet lakporesvamp, en art der ofte vokser på træstubbe

Sådan foregik eksperimentet med slam og medicin

For at undersøge hvad disse svampe kan gøre i praksis, tog forskerne slam fra et kommunalt rensningsanlæg. Dertil tilsatte de ni hyppigt anvendte psykoaktive lægemidler, herunder kendte antidepressiva som citalopram og trazodon.

Derefter lod de svampene vokse direkte på slammet i op til tres dage. Sideløbende gennemførte de sammenlignelige forsøg i flydende dyrkningsmedier uden slam for at se, hvor stor forskel det faktiske "beskidte" miljø gør.

Ved hjælp af højopløsnings-massespektrometri fulgte de nøje, hvordan koncentrationerne af lægemidlerne ændrede sig, og hvilke nedbrydningsprodukter der opstod.

Behandling i ægte spildevandsslam håndterer visse lægemidler bedre end rene laboratoriebetingelser, viser resultaterne.

Over halvdelen til næsten fuld nedbrydning på to måneder

Begge svampearter viste sig bemærkelsesværdigt effektive. Af de ni undersøgte lægemidler formåede begge arter at reducere otte af dem væsentligt. Fjernelsesprocenterne spændte fra cirka halvdelen til næsten fuldstændig nedbrydning efter to måneder.

Østerssvampen skilte sig ud som den bedste. Denne art fjernede mere end 90 procent af flere antidepressiva fra slammet. Det er imponerende, særlig når man tænker på, at det anlæg slammet kom fra, næsten ikke formåede at fjerne disse stoffer i forvejen.

Vigtigt at bemærke: lægemidlerne forsvandt ikke blot fordi de klæbede sig til svampen eller substratet. Kemiske analyser viste, at molekylerne faktisk blev brudt fra hinanden og omdannet til nye forbindelser.

Mindre giftige restprodukter

Forskerne fandt mere end fyrre forskellige nedbrydningsprodukter. Mange af dem opstod ved at større molekyler blev spaltet i mindre dele, eller ved at iltgrupper blev tilføjet. Det er typiske reaktioner knyttet til hvidrådssvampes enzymer.

Med et digitalt risikoværktøj fra de amerikanske miljømyndigheder sammenlignede de den forventede giftighed af de oprindelige lægemidler med de nye forbindelser. I de fleste tilfælde syntes nedbrydningsprodukterne at være mindre skadelige.

Svampene flytter ikke problemet, men ser ud til faktisk at afgive lægemidlerne til mindre farlige stoffer.

Mycoaugmentation: svampe som ekstra rensingstrin

Forskerne taler om "mycoaugmentation": bevidst at anvende svampe som et ekstra trin i slambehandlingen, inden det spredes på markerne. Fordi disse svampe allerede forekommer i stor mængde i naturen og kan vokse på faste materialer, ser de muligheder for praktiske anvendelser.

I teorien kan man lade slam ligge i en særskilt hal eller container, mens svampen roligt udfører sit arbejde. Det kræver langt mindre energi end mange avancerede rensningsmetoder, der ofte forudsætter højt tryk eller høje temperaturer.

Hvilke spørgsmål mangler stadig svar?

Inden rensningsanlæg kaster sig over østerssvampe i stor skala, skal der testes langt mere. Forsøgene fandt sted i laboratorieskala. Det store spørgsmål er, hvor stabilt og hurtigt svampe arbejder i store anlæg med slam af varierende sammensætning.

Forskerne ønsker også en bedre forståelse af, hvilke nedbrydningsprodukter der dannes ved en bredere blanding af lægemidler og husholdningskemikalier. Det aktuelle studie fokuserede på ni hyppigt anvendte psykoaktive stoffer, mens ægte slam indeholder hundredvis af forskellige forbindelser.

Derudover spiller regulering en rolle. Slambehandlere arbejder efter strenge normer for patogener, metaller og næringsstoffer. For medicinrester og deres nedbrydningsprodukter findes der i mange lande endnu ingen klare grænseværdier.

Hvad betyder det for landbrug og sundhed?

Landmænd bruger slam primært på grund af næringsstofferne og forbedringen af jordens struktur. Hvis et ekstra svampebehandlingstrin markant reducerer medicinrester, kan det øge den samfundsmæssige accept af slamanvendelse.

Miljøorganisationer har længe peget på mulige risici ved kronisk eksponering for lave doser lægemidler hos fisk, insekter og jordorganismer. Tænk på ændret forplantning, adfærdsændringer eller forstyrrede hormonsystemer. Enhver teknik, der reducerer dette pres, giver altså gevinst – også selv om den direkte påvirkning på mennesker endnu ikke er klart dokumenteret.

I byområder med store mængder spildevandsslam kan mycoaugmentation også spille en rolle i det cirkulære landbrug: byaffald omdannes til sikrere gødningsstoffer med færre kemiske arv til jord og vand.

Hvad er hvidrådssvampe egentlig?

For dem der kun kender dem fra køkkenet: hvidrådssvampe er de svampe, der skaber hvide, plettede mønstrer på dødt træ. De nedbryder lignin og efterlader en bleg, fibret masse. Denne egenskab gør dem interessante til:

• nedbrydning af farvestoffer i tekstilspildevand
• fjernelse af pesticider fra forurenet jord
• opløsning af visse komponenter i papir- og træaffald
• og nu altså også: reduktion af medicinrester i spildevandsslam

De samme enzymer der udhulere en træstamme, kan vise sig overraskende effektive over for al slags menneskeskabt kemi. Det gør disse svampe til spændende kandidater inden for en række "grønne" rensningsmetoder.

Hvordan påvirker dette vores hverdag indirekte?

For den gennemsnitlige bruger af antidepressiva ændrer intet sig: medicin forbliver nødvendig og nyttig. Forskellen sker bag kulisserne, hos rensningsanlæg og slambehandlere. Jo bedre de fjerner restsstoffer, desto renere bliver vandet i grøfter, åer og til sidst drikkevandskilderne.

Forbrugere kan samtidig yde et lille bidrag ved at aflevere ubrugt medicin på apoteket i stedet for at skylle det ud i toilettet eller køkkenvasken. Hver pille der ikke ender i kloakken, behøver heller ikke uskadeliggøres af svampe eller andre metoder.

Kombinationen af klogere medicinbrug, forbedret rensning og nye biologiske teknikker som mycoaugmentation kan trin for trin sikre mindre medicinforurening. Det gavner ikke blot miljøet, men mindsker også risikoen for uventede langtidseffekter på både mennesker og dyr.