En oväntat lösning hämtad direkt från naturen
Forskare vid Johns Hopkins University har undersökt huruvida vanliga vedbrytande svampar kan bryta ner läkemedelsrester i avloppsslam innan slammet används som gödning på jordbruksmark. Resultaten visade sig vara remarkabelt lovande.
Moderna antidepressiva läkemedel och andra psykofarmaka är konstruerade för att påverka hjärnan kraftfullt och stanna kvar i kroppen under längre tid. När de utsöndras delvis hamnar de i avloppssystemet — och en del oanvända tabletter spolas fortfarande direkt ner i toaletten. Reningsverk avlägsnar visserligen de flesta föroreningar, men inte alla aktiva läkemedelssubstanser kan neutraliseras effektivt.
Vad är biosolider och varför utgör de ett problem
Efter rening återstår ett näringsrikt, fast material som kallas biosolider — det vill säga bearbetat avloppsslam. I USA och många andra länder används det som jordförbättringsmedel och gödsel. Men med det följer spårämnen av läkemedel, däribland antidepressiva medel och ångestdämpande preparat.
Studier tyder på att även minimala mängder av farmaceutiska ämnen i miljön kan påverka beteendet hos vatten- och marklevande djur och potentiellt även människors hälsa. Hårda bevis för att sådana koncentrationer är direkt skadliga för människor som äter grödor gödda med biosolider saknas fortfarande. Forskare betonar dock att många av dessa föreningar är svårnedbrytbara och kan uppehålla sig i miljön under mycket lång tid.
Hur svampar från vitröta bryter ner de hårdaste naturliga materialen
Forskargruppen riktade blicken mot organismer som under miljontals år har hanterat ett av naturens mest motståndskraftiga material — trä. Det handlar om så kallade vitrötesvampar, som är berömda för sin förmåga att bryta ner lignin, träets extremt robusta bindemedel.
Till skillnad från många bakterier utsöndrar dessa svampar kraftfulla och relativt oselektiva enzymer direkt i sin omgivning. De fokuserar inte på ett specifikt ämne utan attackerar hela spektrumet av komplexa organiska molekyler och bryter ner dem till mindre, vanligtvis lättare nedbrytbara delar.
Forskargruppen koncentrerade sig på två välkända arter. Pleurotus ostreatus, som i Sverige är känd som ostronskivling, och Trametes versicolor, en färggrann ticka som växer på trädstammar och vanligtvis kallas fjärilsticka. Båda arterna är väldokumenterade, lättillgängliga och har länge använts i miljöexperiment.
Experimentets uppbyggnad och metod
Forskarna från Johns Hopkins University samlade in biosolider från ett kommunalt reningsverk och tillsatte nio läkemedel som verkar på centrala nervsystemet. Bland dem fanns populära antidepressiva medel som citalopram och trazodon.
Det förberedda materialet bildade därefter odlingssubstrat för myceliet från Pleurotus ostreatus och Trametes versicolor. Svamparna fick växa i slammet i upp till sextio dagar medan forskarna löpande mätte hur mycket av de aktiva ämnena som fortfarande fanns kvar i proverna.
Som jämförelse genomfördes även försök i klassiska flytande laboratoriemedier utan biosolider. Det gjorde det möjligt att bedöma hur närvaron av en verklig ”blandning” av föroreningar påverkade nedbrytningseffektiviteten.
Vad visade resultaten efter två månader
Efter två månaders myceliumtillväxt reducerade båda arterna koncentrationen av åtta av nio undersökta ämnen. Graden av borttagning varierade från cirka femtio procent till nästan fullständig eliminering av det aktuella läkemedlet från biosoliderna.
Pleurotus ostreatus presterade särskilt imponerande och ”renade” i praktiken proverna från en del av läkemedlen nästan helt och hållet. Ett anmärkningsvärt fynd var att nedbrytningen i flera fall gick bättre i närvaro av biosolider än i en enkel syntetisk lösning. Det signalerar att laboratorietester i flytande medier inte alltid återspeglar hur tekniken fungerar under verkliga reningsverksförhållanden.
Döljer svamparna bara läkemedlen eller bryter de verkligen ner dem
Forskarna undersökte grundligt vad som händer med läkemedelsmolekylerna efter kontakt med myceliet. Den avgörande frågan var: tar svamparna bara upp farmaceutika eller omvandlar de dem faktiskt till mindre skadliga beståndsdelar?
Avancerad masspektrometri möjliggjorde spårning av förändringar i provernas kemiska sammansättning över tid. Över fyrtio nya föreningar bildade med hjälp av svampenzymer identifierades. I många fall hade läkemedelsmolekylerna klyvts i mindre fragment eller oxiderats — det vill säga bundits till en syreatom.
Toxicitetsanalysen antyder att nedbrytningsprodukterna generellt är mindre farliga än de ursprungliga läkemedlen. För en inledande bedömning av de nya föreningarnas potentiella skadlighet använde forskarna ett EPA-verktyg baserat på kemoinformatik. Modellen visade att merparten av omvandlingsprodukterna bör vara säkrare för levande organismer än de ursprungliga aktiva ämnena — en viktig signal för miljöpolitiker och planerare av nya reningstekniker.
Vad är mykoaugmentering och hur hjälper det reningsverk
Begreppet mykoaugmentering dyker upp allt oftare i vetenskaplig litteratur. Det handlar om målinriktad införsel av svampar i förorenade miljöer för att påskynda nedbrytningen av skadliga föreningar. Studien från Johns Hopkins University ger starka argument för att metoden är meningsfull vid behandling av avloppsslam.
Vitrötesvampar har flera praktiska fördelar jämfört med dyra kemiska teknologier eller avancerade filter:
- De kan växa på fast material som biosolider utan behov av komplex infrastruktur
- De fungerar under relativt milda förhållanden — utan höga temperaturer eller tryck
- De förekommer naturligt, är väldokumenterade och billiga att odla
- De producerade enzymerna hanterar hela grupper av föreningar, inte bara en enskild förorening
- De kräver inte elektrisk energi för grundläggande metaboliska processer
- Nedbrytningsprodukterna har lägre toxicitet än de ursprungliga farmaceutika
Ur reningsverkens perspektiv är idén om en modul där biosolider genomgår en ”svampkur” innan utspridning på åkrarna tilltalande. Ett sådant steg skulle kunna komplettera befintliga processer och öka den samlade nivån av miljösäkerhet.
För stadsbor påminner denna historia om att en tablett tagen mot sömnbesvär eller dåligt humör inte försvinner spårlöst. En del av den hamnar på reningsverket och därifrån vidare — i olika form — ut i miljön. Även om doserna i praktiken är minimala leder den ökande konsumtionen av antidepressiva medel forskare till att söka nya och mer sofistikerade reningsmetoder.
Vilka utmaningar väntar innan svampar kan användas i stor skala
Även om resultaten låter lovande är vägen till storskalig implementering fortfarande lång. Det är till exempel nödvändigt att undersöka hur svamparna hanterar den fullständiga ”soppan” av föroreningar i verkligt slam från olika reningsverk — inte bara nio utvalda läkemedel.
En annan utmaning är att upprätthålla den biologiska balansen. I stora anläggningar är biosolider fulla av bakterier och andra mikroorganismer som kan konkurrera med myceliet om plats och näringsämnen. Det är dessutom nödvändigt att säkerställa att eventuella omvandlingsprodukter från farmaceutiska föreningar inte ackumulerar oönskat i jord eller vatten över en längre tidshorisont.
För lantbrukare som använder biosolider skulle en sådan svampbaserad ”förrening” i framtiden kunna bli ett argument för att de använder gödsel med lägre kemisk belastning. För reningsverksoperatörer skulle det vara ett sätt att uppfylla allt strängare krav på mikroföroreningar — utan massiva investeringar i avancerade membranteknologier.
Ett sista intressant perspektiv förtjänar uppmärksamhet. Samma enzymer som hjälper svampar att attackera lignin och psykofarmaka kan visa sig användbara vid nedbrytning av andra persistenta föroreningar — till exempel bekämpningsmedel eller vissa kosmetiska ingredienser. Om ytterligare studier bekräftar effektiviteten hos denna metod kan Pleurotus ostreatus och dess ”släktingar” bli fasta inslag i modern avloppsvattenhantering.
