Antidepressiva-rester hamnar på åkrarna

Varje gång vi sväljer en tablett lämnar en del av de aktiva substanserna kroppen igen och tar vägen ut i avloppet. Reningsverk är effektiva när det gäller att ta bort bakterier och tungmetaller – men de komplexa kemiska föreningarna från mediciner passerar nästan orörda genom hela processen.

Forskare från Johns Hopkins University har nu testat om vanliga svampar kan ”äta upp” de läkemedel som gömmer sig i avloppsslam innan det används som gödsel på fälten. Resultaten är betydligt mer lovande än många vågat hoppas.

Varför konventionella reningsverk misslyckas med mediciner

Klassisk avloppsrening utvecklades med fokus på sjukdomsframkallande mikroorganismer och enkla kemiska föreningar. Psykotropa läkemedel tillhör en helt annan kategori. De är utformade för att förbli stabila i kroppen så länge som möjligt – och just den egenskapen gör dem svåra att bryta ner.

Konsekvensen blir att reningsverket vinner över bakterier men förlorar mot modern medicin. Farmaceutiska föreningar binder sig till organiskt material i slammet och överlever processen intakta. När detta slam sedan sprids på åkrar kan substanserna över tid påverka jord- och vattenorganismer och ansamlas i näringskedjan.

Även spårmängder av citalopram, trazodon och liknande antidepressiva utgör enligt experter ett problem. Dessa ämnen interagerar med nervsystemet hos djur – även hos ryggradslösa djur och fiskar. Universitet i Nordamerika och Europa har publicerat studier som dokumenterar beteendeförändringar hos vattenlevande arter vid koncentrationer uppmätta i mikrogram per liter.

Vitrötesvampar som naturlig bioreaktor

Forskargruppen satsade på en grupp organismer som i miljontals år har löst just den typen av uppgifter: nedbrytning av mycket motståndskraftiga substanser. Det handlar om så kallade vitrötesvampar, som är kända för att kunna bryta ner lignin – träets hårda ”skelett”.

Istället för att använda interna enzymer, som många bakterier gör, utsöndrar dessa svampar kraftfulla, ospecifika enzymer till omgivningen. Dessa enzymer angriper ett brett spektrum av komplexa molekyler – däribland dem som finns i psykotropa läkemedel.

Till försöken valde forskarna två arter som många känner igen från köket eller skogspromenaden: Pleurotus ostreatus (ostronskivling) och Trametes versicolor (fjärilsticka), som också kallas ”kalkonsvans” på grund av fruktkropparnas utseende. Båda arterna är lättillgängliga, väl undersökta och kan växa på många olika substrat – en avgörande fördel sett ur reningsverkens perspektiv.

Ostronskivlingen är en av världens mest odlade matsvampar, medan Trametes versicolor används i traditionell kinesisk medicin. Deras förmåga att producera peroxidaser och lakkaser – enzymer som bryter ner aromatiska strukturer – gör dem till ideala kandidater för mykoremediation.

Så genomfördes experimentet med ”svamprening”

Forskarna hämtade biosolider från ett kommunalt reningsverk och blandade dem medvetet med nio aktiva substanser från psykotropa läkemedel, inklusive populära antidepressiva som citalopram och trazodon. Sedan inokulerade de slammet med mycel från ostronskivling och fjärilsticka och lät dem växa i upp till 60 dagar.

Parallellt förberedde de ett kontrollförsök där samma föreningar löstes upp i en laboratorieblandning utan slam. Det gav möjlighet att jämföra hur läkemedlen betedde sig under ”rena” förhållanden jämfört med det verkliga, komplexa materialet från reningsverket.

Till mätningarna använde de högupplöst masspektrometri, så de inte bara kunde registrera om något försvann – utan också vad det omvandlades till. Det var här ett överraskande mönster visade sig: kombinationen av svamp och organiskt slam skapade en miljö där enzymerna arbetade mer effektivt än i ett syntetiskt medium.

Upp till 100 procent borttagning av vissa läkemedel

Båda svamparterna klarade sig imponerande bra. Var och en av dem bröt ner åtta av nio testade substanser – ofta med mycket höga procenttal:

I många prover registrerade de en koncentrationsminskning på omkring 50 procent efter två månader
I ett flertal fall renade svamparna slammet nästan fullständigt från det aktuella läkemedlet
Ostronskivlingen visade sig särskilt effektiv vid nedbrytning av flera antidepressiva och avlägsnade över 90 procent av dem
Fjärilstickan excellerade vid en annan grupp farmaceutika, däribland vissa ångestdämpande medel
Substanser som sertralin, fluoxetin och venlafaxin föll till nästan icke-detekterbara nivåer
Nedbrytningsprodukten av citalopram visade sig vara mindre giftig än den ursprungliga molekylen
Den enzymatiska aktiviteten förblev stabil även efter sex veckors odling
Kontrollprovet utan svampar visade en obetydlig minskning av läkemedelskoncentrationerna

Anmärkningsvärt nog bryts vissa substanser ner bättre i det ”smutsiga” slammet än i en idealiskt tillredd laboratorievätska. Det tyder på att den verkliga miljön med all sin kemiska och mikrobiologiska komplexitet direkt kan hjälpa svampenzymen. Forskarna från Johns Hopkins University publicerade dessa fynd i en vetenskaplig tidskrift och underströk att den synergistiska effekten mellan organiskt material och mycel förtjänar ytterligare undersökning.

Bildas nya, ännu farligare gifter?

Den vanligaste invändningen mot många reningsmetoder lyder: ”Istället för en förorening skapar vi en annan, kanske värre.” Därför lade forskarna stor vikt vid analysen av nedbrytningsprodukter. De identifierade över 40 föreningar som uppstår när svamparna ”klipper sönder” läkemedelsmolekylerna – typiskt genom att dela dem i mindre fragment eller fästa syreatomer.

För att bedöma dessa produkters egenskaper använde de ett verktyg från den amerikanska EPA, som utifrån kemisk struktur förutsäger potentiell toxicitet. Den stora majoriteten av nedbrytningsprodukterna visade sig vara mildare än de ursprungliga föreningarna. Det är ett starkt argument för att svampprocessen faktiskt reducerar risken istället för att bara flytta den från en form till en annan.

Toxikologiska analyser indikerar att myceliet inte lagrar läkemedlen i sin biomassa utan verkligen neutraliserar dem genom att omvandla dem till mindre farliga partiklar. Enzymen peroxidas och lackas bryter ner de aromatiska ringarna som är typiska för psykotropa läkemedel och producerar därmed enklare fenoliska fragment som jordbakterier lättare kan mineralisera.

Ytterligare tester av ekotoxicitet visade att det behandlade slammet hade en lägre negativ inverkan på testorganismer – konkret på dafnier och sötvattensalger. Universitetet i Baltimore planerar nu att utvidga panelen av testade läkemedel till att omfatta antibiotika och hormonell preventivmedel.

Vad betyder det för jordbruk och folkhälsa

Biosolider utgör i många länder en viktig del av den cirkulära ekonomin: istället för att avfallshantera slam används det för att förbättra jordens bördighet. Samtidigt växer trycket att begränsa de kemiska ”bieffekter” som följer med ut i miljön. Om svampbaserad teknologi kan utvecklas tillräckligt kommer jordbrukare potentiellt att kunna dra nytta av slammets näringsinnehåll med en lägre risk för att sprida en cocktail av psykotropa substanser på fälten.

För medborgarna skulle det innebära en mindre sannolikhet att spårmängder av antidepressiva eller andra läkemedel cirkulerar mellan avlopp, jord, vatten och livsmedel. För vatten- och jordorganismer skulle det minska påverkan från substanser som griper in i nervsystemen. Institutioner som Europeiska miljöbyrån har redan utfärdat rekommendationer om att övervaka farmaceutiska rester i de biosolider som sprids på fält.

Forskarna talar om mycoaugmentation – alltså en medveten förstärkning av reningsprocesser med hjälp av svampar. Ur ett praktiskt perspektiv är idén attraktiv eftersom vitrötesvampar växer snabbt, inte kräver sterila förhållanden och eftersom deras enzymer verkar vid rumstemperatur. Den resulterande biomassan kan dessutom komposteras eller användas till energiproduktion.

Hur nära är vi praktisk tillämpning i verkligheten

Forskningen från Johns Hopkins demonstrerar potentialen men befinner sig fortfarande i för-implementeringsfasen. Innan reningsverk verkligen börjar ”så” ostronskivling i sitt slam måste ett antal praktiska frågor besvaras: hur stabil är effektiviteten under skiftande driftsförhållanden, vad är kostnaderna i stor skala och om processen kan integreras i befintliga anläggningar och regulatoriska ramverk.

Konceptet passar samtidigt in i en bredare trend där man söker biologiska lösningar på svår förorening. Mikroorganismer används redan för att bryta ner olja, bekämpningsmedel och färgämnen. Nu börjar ett motsvarande tillvägagångssätt gälla avancerade läkemedel som vårt samhälle konsumerar i ständigt ökande mängder.

Analogin är enkel: precis som myceliet kan ”äta” en gammal stubbe i skogen kan det under kontrollerade förhållanden gradvis ”förtära” läkemedelsmolekyler som fastnat i reningsslam. Skillnaden är bara att det istället för ruttet trä är substanser vi inte vill ha i vår jord och vårt vatten som försvinner.

Det är dock värt att understryka att ingen enskild lösning kommer att lösa problemet med läkemedel i miljön. Även de mest effektiva svamparna kan inte ersätta förnuftig läkemedelshantering – det vill säga att undvika att spola tabletter i toaletten, begränsa överkonsumtion vid förskrivning och utveckla preparat som lättare låter sig bionedbrydas. Svamp-”rening” kan dock bli ett viktigt element i ett större pussel där teknologi, medicin och ekologi äntligen drar åt samma håll.