Ei overraskande løysing frå naturen
Forskarar frå Johns Hopkins University har undersøkt om vanlege trebrytande soppar kan bryte ned restar av legemiddel i avlaupsslam, før dette slammet blir brukt som gjødsel på dyrka mark. Resultata var påfallande lovande.
Moderne antidepressiva og andre psykofarmaka er utvikla for å verke intenst på hjernen og bli verande i kroppen over lang tid. Når dei delvis skiljast ut, endar dei i kloakksystemet — og ein del ubrukte tablettar blir framleis spyla direkte i toalettet. Reinseanlegg fjernar dei fleste ureinheiter, men ikkje alle aktive legemiddelstoff kan nøytraliserast effektivt.
Kva er biosolid, og kvifor er det eit problem
Etter reinsingsprosessen sit ein att med eit næringsrikt, fast materiale kalla biosolid — altså bearbeidd avlaupsslam. I USA og mange andre land nyttast det som jordforbetringsmiddel og gjødsel. Men med det følgjer sporstoff av legemiddel, mellom anna antidepressiva og angstdempande middel.
Studiar tyder på at sjølv minimale mengder av farmasøytiske stoff i miljøet kan påverke åtferda til vatn- og jorddyr, og potensielt òg helsa til menneske. Harde bevis for at slike konsentrasjonar er direkte skadelege for folk som et avlingar gjødsla med biosolid, manglar enno. Forskarar understrekar likevel at mange av desse sambindingane er vanskelege å bryte ned og kan halde seg i miljøet svært lenge.
Korleis kvitrotsopp bryt ned dei hardaste naturlege materiala
Forskarteamet vende blikket mot organismar som i millionar av år har takla eitt av naturens mest motstandsdyktige materiale — tre. Det gjeld såkalla kvitrotsopp, som er kjende for evna si til å bryte ned lignin, det ekstremt robuste bindemiddelet i tre.
I motsetnad til mange bakteriar skil desse soppane ut kraftige og relativt usselektive enzym direkte i omgjevnadene sine. Dei fokuserer ikkje på éin bestemt sambinding, men angrip heile spekteret av komplekse organiske molekyl og bryt dei ned til mindre, vanlegvis lettare nedbrytbare delar.
Forskargruppen konsentrerte seg om to velkjende artar. Pleurotus ostreatus, som i Noreg er kjend som østersopp, og Trametes versicolor, ein fargerik hattsopp som veks på trestammar og ofte kallast fleifarga lêrsopp. Begge artane er veldokumenterte, lett tilgjengelege og har lenge vore brukte i miljøeksperiment.
Oppbygging og metode i eksperimentet
Forskarane frå Johns Hopkins University samla inn biosolid frå eit kommunalt reinseanlegg og tilsette ni legemiddel som verkar på sentralnervesystemet. Mellom dei var populære antidepressiva som citalopram og trazodon.
Det førebudde materialet danna deretter vekstunderlag for myceliet frå Pleurotus ostreatus og Trametes versicolor. Soppane fekk vekse i slammet i inntil seksti dagar, medan forskarane jamleg målte kor mykje av dei aktive stoffa som framleis var til stades i prøvane.
Til samanlikning vart det òg gjennomført forsøk i klassiske flytande laboratoriemedia utan biosolid. Det gjorde det mogleg å vurdere korleis tilstades veret av ei verkeleg «blanding» av ureinheiter påverka nedbrytingseffektiviteten.
Kva viste resultata etter to månader
Etter to månader med myceliumvekst reduserte begge artane konsentrasjonen av åtte av ni undersøkte stoff. Graden av fjerning spente frå om lag femti prosent til nesten fullstendig eliminering av det aktuelle legemiddelet frå biosoliden.
Pleurotus ostreatus utmerkte seg særleg og «reinsa» i praksis prøvane for fleire av legemidla nesten fullstendig. Eit merkverdig funn var at nedbrytinga i fleire tilfelle gjekk betre i nærvær av biosolid enn i ei enkel syntetisk oppløysing. Det signaliserer at laboratorietesting i flytande media ikkje alltid speglar korleis teknologien fungerer under verkelege reinseanleggsforhold.
Gøymer soppane legemidla, eller bryt dei dei verkeleg ned
Forskarane undersøkte grundig kva som skjer med legemiddelmolekyla etter kontakt med myceliet. Det avgjerande spørsmålet var: tek soppane berre opp farmasøytika, eller omformar dei dei faktisk til mindre skadelege bestanddelar?
Avansert massespektrometri gjorde det mogleg å spore endringar i den kjemiske samansetjinga til prøvane over tid. Over førti nye sambindingar danna ved hjelp av soppenzyma vart identifiserte. I mange tilfelle var legemiddelmolekyla spalte i mindre fragment eller oksiderte — altså tilknytt eit oksygenatom.
Toksisitetsanalysen tyder på at nedbrytingsprodukta generelt er mindre farlege enn dei opphavlege legemidla. Til ei innleiande vurdering av dei nye sambindingane sitt potensielle skadepotensial brukte forskarane eit EPA-verktøy basert på kjemoinformatikk. Modellen viste at størstedelen av omdanningsprodukta bør vere tryggare for levande organismar enn dei opphavlege aktive stoffa — eit viktig signal for miljøpolitikarar og planleggarar av nye reinsingsteknologiar.
Kva er mykoaugmentering, og korleis hjelper det reinseanlegg
Omgrepet mykoaugmentering dukkar stadig oftare opp i vitskapleg litteratur. Det dekkjer målretta innføring av sopp i forureina miljø for å framskunde nedbrytinga av skadelege sambindingar. Studiet frå Johns Hopkins University gir sterke argument for at metoden er fornuftig i handteringa av avlaupsslam.
Kvitrotsopp har fleire praktiske fordelar samanlikna med dyre kjemiske teknologiar eller avanserte filter:
- Dei kan vekse på fast materiale som biosolid utan behov for kompleks infrastruktur
- Dei fungerer under forholdsvis milde vilkår — utan høge temperaturar eller trykk
- Dei førekjem naturleg, er veldokumenterte og billige å dyrke
- Enzyma dei produserer handterer heile grupper av sambindingar, ikkje berre éin enkelt forureining
- Dei krev ikkje elektrisk energi til grunnleggjande metabolske prosessar
- Nedbrytingsprodukta har lågare toksisitet enn dei opphavlege farmasøytika
Frå reinseanlegga sitt perspektiv er tanken om ein modul der biosolid gjennomgår ein «soppkur» før utspreiding på markene, freistande. Eit slikt steg kunne supplerere eksisterande prosessar og auke det samla nivået av miljøtryggleik.
For bybuarar minner denne historia om at ein tablett teken mot søvnproblem eller dårleg humør ikkje forsvinn sporlaust. Ein del av han endar på reinseanlegget og derifrå vidare — i ulik form — ut i miljøet. Sjølv om dosane i praksis er minimale, fører det aukande forbruket av antidepressiva forskarar til å søkje nye og meir sofistikerte reinsingmetodar.
Kva utfordringar ventar før sopp kan brukast i stor skala
Sjølv om resultata verkar lovande, er vegen til storskala implementering framleis lang. Det er til dømes naudsynt å undersøkje korleis soppane handterer den fulle «suppa» av ureinheiter i verkeleg slam frå ulike reinseanlegg — ikkje berre ni utvalde legemiddel.
Ei anna utfordring er å halde ved like den biologiske balansen. I store anlegg er biosolid full av bakteriar og andre mikroorganismar som kan konkurrere med myceliet om plass og næringsstoff. Det er dessutan naudsynt å sikre at eventuelle omdanningsprodukt frå farmasøytiske sambindingar ikkje hoppar seg opp uønskt i jord eller vatn over ein lengre tidshorisont.
For bønder som nyttar biosolid, kunne ein slik soppbasert «forreinsk» i framtida bli eit argument for at dei bruker gjødsel med ei lågare kjemisk belastning. For operatørar av reinseanlegg ville det vere ein måte å møte stadig strengare krav til mikroforureiningar på — utan massive investeringar i avanserte membranteknologiar.
Eit siste interessant perspektiv fortener merksemd. Dei same enzyma som hjelper soppane med å angripe lignin og psykofarmaka, kan vise seg nyttige ved nedbrytinga av andre varige forureiningar — til dømes pesticid eller visse kosmetikingredienser. Dersom fleire studiar stadfestar effektiviteten av denne tilnærminga, kan Pleurotus ostreatus og «slektningane» hennar bli faste element i moderne avlaupshandtering.
