Legemiddelrestar frå reinseanlegg hamnar på jordbruksmarkene
Restar av antidepressiva og andre legemiddel frå reinseanlegg følgjer med gjødsel ut på jordbruksmarkene. Forskarar frå Johns Hopkins University har likevel funne ei overraskande løysing: vanlege tresopp er i stand til å bryte ned desse farmasisubstansane før dei når ut i jorda.
Antidepressiva og andre psykotrope stoff er utvikla for å verke i den menneskelege hjernen – ikkje i dyrka jord. Når ein tablett er svelgd, skil kroppen ut dei aktive stoffa, og ein del av dei endar i kloakken. Det skjer òg når folk spyler gamle legemiddel ned i toalettet. Reinseanlegg er gode på å fjerne bakteriar og tungmetall, men komplekse kjemiske sambindingar frå medisin passerer nærast uendra gjennom heile prosessen.
Biosolid fraktar ein cocktail av farmasisubstansar ut på markene
Frå avløpsvatn oppstår det som vert kalla biosolid – slam rikt på nitrogen, fosfor og organisk materiale, som vert nytta i stor grad som jordforbetringsmiddel og gjødsel. Men med dei følgjer ei heil blanding av farmasisambindingar. Nokre studiar tyder på at plantar kan ta opp fragment av desse stoffa, og sjølv om forskarane enno ikkje har eintydig prov for at dei vender attende til tallerkenane våre via matvarer, veks risikoen for menneske og økosystem jamnt.
Sjølv svært små mengder psykotrope legemiddel kan påverke åtferda til organismar. Difor omtalar ekspertar dei som forureinande stoff som krev særleg merksemd. Forskarar frå Johns Hopkins University sette seg difor føre å finne ein utradisjonell metode for å løyse problemet, før det forureina slammet forlét reinseanlegget.
Kvifor klassiske reinseanlegg kjem til kort overfor moderne legemiddel
Tradisjonelle reinseteknologiar vart utvikla med fokus på sjukdomsframkallande mikroorganismar og enklare kjemiske sambindingar. Biologiske og kjemiske system er framifrå til å redusere patogen og metall, men psykotrope farmasisubstansar høyrer til ein heilt annan kategori. Det er komplekse molekyl som er konstruerte for å halde seg i kroppen lenge og bryte ned ytterst sakte.
Resultatet er at eit reinseanlegg fint kan «vinne» over bakteriar, men taper kampen mot moderne legemiddel. Farmasisambindingar bind seg til det organiske materialet i slammet og overlever uska heile reinsingsprosessen. Når dette slammet vert spreidd på markene, kan stoffa over tid påverke jord- og vasslivet og hope seg opp i næringsrekkja.
Forskarane valde difor ein annan innfallsvinkel: i staden for avansert kjemi satsa dei på organismar som har løyst liknande oppgåver i millionar av år. Det synte seg at vanlege trelevande sopp kan vere eit overraskande effektivt verkemiddel.
Kvitrotsopp fungerer som naturlege bioreaktorar
Forskarlaget satsa på ei gruppe organismar som sidan tidenes morgon har brote ned svært motstandsdyktige stoff. Det dreier seg om såkalla kvitrotsopp, kjende for å kunne bryte ned lignin – treets harde «skjelett». I staden for indre enzym, slik mange bakteriar nyttar, skil desse soppane ut kraftige og uspesifikke enzym til omgjevnadene, som angrip eit breitt spekter av komplekse molekyl.
Denne enzymatiske fleksibiliteten gjer kvitrotsopp særleg eigna til å angripe farmasisubstansar som er sterkt bundne til det organiske materialet i slam. To artar som mange kjenner frå kjøkkenet eller skogturen, vart valde ut til forsøka: Pleurotus ostreatus – den populære, etlege østershetten – og Trametes versicolor, på norsk kalla fargerik kjuke eller «kalkunhale» på grunn av utsjånaden til fruktlekamane.
Begge artane er lett tilgjengelege, godt undersøkte og kan vekse på mange ulike substrat, noko som er svært relevant sett frå reinseanlegga sitt perspektiv. Forskarane frå Johns Hopkins University testa difor om desse soppane kan «ete» farmasisubstansar gøymde i slam, før slammet vert nytta som gjødsel.
Slik gjekk eksperimentet med soppereinsing føre seg
Forskarane tok biosolid frå eit kommunalt reinseanlegg og blanda det medvite med ni aktive stoff frå psykotrope legemiddel, mellom anna populære antidepressiva som citalopram og trazodon. Deretter podde dei slammet med mycel frå østershette og Trametes versicolor og lét dei vekse i opptil seksti dagar.
Samstundes gjennomførte dei eit kontrolleksperiment: dei same sambindingane vart løyste opp i ei laboratorieopplysing utan slam. Dette gjorde det mogleg å samanlikne korleis legemidla oppfører seg under reine tilhøve versus i det verkelege, komplekse materialet frå reinseanlegget. Gjennom heile studieperioden nytta dei høgoppløyseleg massespektrometri for å måle konsentrasjonane av dei einskilde legemidla og identifisere molekyl som oppstod under nedbrytinga.
Slik var det mogleg å vurdere ikkje berre om noko forsvann, men òg kva det vart omdanna til. Resultata overraska sjølv forskarane frå Johns Hopkins University.
Effektiviteten nådde hundre prosent for visse legemiddel
Begge soppartane klarte seg overraskande godt. Kvar av dei braut ned åtte av dei ni testa stoffa, ofte i svært høg grad. Dei konkrete resultata synte følgjande:
- I mange prøver registrerte ein ei konsentrasjonsreduksjon på om lag femti prosent etter to månader
- I ein del tilfelle reinsa soppane slammet nærast fullstendig for det aktuelle legemiddelet
- Pleurotus ostreatus synte seg særleg effektiv til nedbrytinga av fleire antidepressiva, med ein fjerningsrate på over nitti prosent
- Visse stoff braut seg betre ned i det «snavsete» slammet enn i den ideelt tilberedte laboratorieopplysinga
- Trametes versicolor synte stabile resultat på tvers av ulike typar farmasisubstansar
- Soppenzymane fungerte effektivt sjølv ved dei lågare temperaturane som er typiske for reinseanlegg
Merkeleg nok braut nokre stoff seg betre ned nettopp i det «forureina» miljøet enn i rein laboratorieopplysing. Det tyder på at det verkelege miljøet, med all sin kaotiske kjemi og mikrobiologi, faktisk kan hjelpe soppenzymane. Forskarane frå Johns Hopkins University ser på dette som eit svært oppmuntrande funn med tanke på praktisk bruk.
Oppstår det nye giftige stoff under nedbrytinga?
Den vanlegaste innvendinga mot mange reinsingsmetodar lyder: «i staden for eitt forureinande stoff skapar vi eit anna, kanskje endå farlegare». I dette prosjektet la forskarane difor stor vekt på analysen av nedbrytingsprodukt. Dei identifiserte over førti sambindingar som oppstod når soppane «tygde» legemiddelmolekyla i stykke – ofte ved å klippe dei i mindre fragment eller tilføre oksygenatom.
For å vurdere eigenskapane til desse stoffa nytta dei eit verktøy frå det amerikanske byrået EPA, som på grunnlag av kjemisk struktur føreseier potensiell toksisitet. Det store fleirtalet av nedbrytingsprodukt synte seg å vere mindre skadelege enn utgangssambindingane. Det er eit sterkt argument for at soppane sin «reinsingsprosess» verkeleg reduserer trusselen, i staden for berre å flytte han frå ei form til ei anna.
Toksikologiske analysar indikerer at myceliet ikkje gøymer farmasisubstansar i biomasen sin, men faktisk nøytraliserer dei ved å omforme dei til mindre farlege partiklar. Forskarane understrekar at nettopp dette aspektet var avgjerande for å vurdere om metoden gjev meining i stor skala.
Mykoaugmentering som ny tilnærming i reinseanlegg
Forskarane talar om såkalla mykoaugmentering – den medvitne bruken av sopp for å støtte reinsingsprosessar. Frå eit praktisk synspunkt er idéen attraktiv, fordi kvitrotsopp ikkje krev sterile tilhøve, kan vekse på organisk avfall, produserer enzym med verknad mot eit breitt spekter av sambindingar, og er relativt billige å dyrke.
Slike «soppmodular» vil i framtida kunne integrerast i eksisterande behandlingslinjer for biosolid. Til dømes via ekstra mogningstrinn der slammet kviler i tunnelar, dungar eller containerog gjev myceliet tid til å arbeide, før gjødselen når ut på markene. Nokre reinseanlegg i Oregon og California testar allereie liknande pilotprosjekt.
Ei ytterlegare fordel er at Pleurotus ostreatus og Trametes versicolor begge er artar som folk vanlegvis et eller nyttar i medisinsk samanheng, slik at tryggleiken deira er veldokumentert. Ekspertar frå universitet i Baltimore og Seattle reknar mykoaugmentering som ei lovande retning innan miljødekontaminering.
Kva denne oppdaginga tyder for landbruk og folkehelse
I dag er biosolid i mange land ein viktig del av den sirkulære økonomien: i staden for å kaste slammet vert det nytta til å betre jordas fruktberheit. Samstundes veks presset for å avgrense den kjemiske «bagasjen» som følgjer med ut i miljøet. Dersom soppbasert teknologi kan foredlast, vil bønder potensielt kunne dra nytte av slamets næringsverdi med færre risikoane for at dei tek med seg ein cocktail av psykotrope legemiddel til markene.
For befolkninga ville det innebere ein mindre risiko for at mikroskopiske mengder antidepressiva og andre farmasisubstansar sirkulerer mellom kloakk, jord, vatn og matvarer. For vatn- og jordorganismar ville det bety redusert påverknad frå stoff som grip inn i nervesystema. Forskarane frå Johns Hopkins University understrekar at sjølv om ein framleis er i laboratoriefasen, er potensialet for verkeleg bruk enormt.
Sjølvsagt vil inga enkelt løysing løyse problemet med farmasisubstansar i miljøet fullstendig. Heller ikkje dei mest effektive soppane kan erstatte fornuftig legemiddelforvaltning – å unngå å spyle tablettar ned i toalettet, avgrense overprescribing og utvikle preparat som lettare kan bionedbrytast. Men soppane sitt «reinsanlegg» kan verte ein viktig brikke i eit større puslespel, der teknologi, medisin og økologi endeleg byrjar å samarbeide. Kanskje er nettopp denne kombinasjonen av tradisjonell soppkunnskap og moderne vitskap nøkkelen til eit gjenbrot i vernen av jorda og vatnet vårt mot legemiddel som ikkje høyrer heime der.
