Svampar renar antidepressiva från avloppsvatten: hemligt vapen mot läkemedelsrester

Osynliga läkemedelsrester hamnar på våra åkrar

Rester av antidepressiva och andra psykiatriska läkemedel passerar igenom reningsverk och når odlade marker. Två vanliga svampar verkar kunna göra något åt det problemet.

Forskare från Johns Hopkins University har påvisat att ostronskivling och fjällticka kan bryta ner en stor del av dessa envisa ämnen i avloppsslam som används som gödsel på jordbruksmark. Det öppnar för en förvånansvärt enkel, biologisk lösning på läkemedelsföroreningar direkt vid källan.

Läkemedelsrester gömmer sig i gödseln från våra avlopp

Antidepressiva, sömnmedel och andra psykoaktiva läkemedel är konstruerade för att påverka hjärnan. När vi har använt dem lämnar de kroppen via urin och avföring – eller som tabletter som spolas ner i toaletten. Reningsverken avlägsnar sjukdomsalstrande bakterier och många metaller, men en del av dessa komplexa kemiska föreningar överlever processen.

Det återstående materialet efter rensning – kallat biosolider eller avloppsslam – är fyllt med nyttiga näringsämnen och används därför som gödsel på åkrarna. Men i detta slam sitter läkemedelsrester bundna till organiskt material.

Biosolider levererar kväve och fosfor till grödor, men för samtidigt med sig en osynlig cocktail av läkemedel ut på markerna.

Studier visar att växter kan ta upp vissa farmaceutiska ämnen från jorden. Om människor slutligen får mätbara mängder i sig genom livsmedel är ännu inte klarlagt. Forskarna är särskilt oroade för möjliga effekter på vattenlevande organismer och jordliv samt för långvarig ansamling i miljön.

Därför har reningsverk svårt att hantera medicin

Avloppsreningsverk är byggda för tre syften: att döda sjukdomsalstrande organismer, reducera näringsämnen och minska metaller. Komplexa organiska molekyler som moderna läkemedel passar inte särskilt bra in i den designen. De är just utvecklade för att förbli stabila i människokroppen, och denna robusthet gör dem motståndskraftiga mot standardreningsmetoder.

Många av dessa ämnen binder sig till slampartiklar. Därmed försvinner de från vattnet, men inte från systemet. Med varje lastbilslass slam som körs ut som gödsel sprids dessa föreningar till nya jordområden.

• Sjukdomsalstrande organismer: i hög grad avlägsnade
• Metaller: kraftigt reducerade
• Näringsämnen: delvis bevarade för användning som gödsel
• Farmaceutiska ämnen: ofta fortfarande närvarande i mätbara koncentrationer

Ostronskivling och fjällticka som naturliga kemiska fabriker

Forskningen fokuserade på så kallade vitrötesvampar – svampar som i naturen bryter ner trä. De är berömda, eller ökända, för att kunna bryta ner lignin, det extremt hårda ämnet som ger trä dess styrka. För att klara det producerar de ett arsenal av kraftfulla enzymer.

Medan många bakterier bara angriper en typ av molekyl åt gången frigör dessa svampar något som liknar en kemisk universalrengörare i sin omgivning. Enzymerna är lite okräsna och angriper ett brett spektrum av komplicerade föreningar – från träpolymerer till färgämnen och nu alltså även läkemedel.

Forskarna valde två välkända arter:

• Pleurotus ostreatus – bättre känd som ostronskivling
• Trametes versicolor – på svenska kallad fjällticka, en art som ofta växer på trästubbar

Så gick experimentet med slam och medicin till

För att undersöka vad dessa svampar kan göra i praktiken tog forskarna slam från ett kommunalt reningsverk. Till det tillsatte de nio ofta använda psykoaktiva läkemedel, däribland kända antidepressiva som citalopram och trazodon.

Därefter lät de svamparna växa direkt på slammet i upp till sextio dagar. Parallellt genomförde de jämförbara försök i flytande odlingsmedier utan slam för att se hur stor skillnad den faktiska ”smutsiga” miljön gör.

Med hjälp av högupplöst masspektrometri följde de noga hur koncentrationerna av läkemedlen förändrades och vilka nedbrytningsprodukter som uppstod.

Behandling i äkta avloppsslam hanterar vissa läkemedel bättre än rena laboratorieförhållanden, visar resultaten.

Över hälften till nästan fullständig nedbrytning på två månader

Båda svamparterna visade sig anmärkningsvärt effektiva. Av de nio undersökta läkemedlen lyckades båda arterna reducera åtta av dem väsentligt. Borttagningsprocenterna sträckte sig från cirka hälften till nästan fullständig nedbrytning efter två månader.

Ostronskivlingen utmärkte sig som den bästa. Denna art avlägsnade mer än 90 procent av flera antidepressiva från slammet. Det är imponerande, särskilt när man tänker på att det verk slammet kom från nästan inte förmådde avlägsna dessa ämnen i förväg.

Viktigt att notera: läkemedlen försvann inte bara för att de fastnade på svampen eller substratet. Kemiska analyser visade att molekylerna faktiskt bröts isär och omvandlades till nya föreningar.

Mindre giftiga restprodukter

Forskarna hittade mer än fyrtio olika nedbrytningsprodukter. Många av dem uppstod genom att större molekyler klövs i mindre delar, eller genom att syregrupper tillfördes. Det är typiska reaktioner kopplade till vitrötesvampars enzymer.

Med ett digitalt riskbedömningsverktyg från amerikanska miljömyndigheter jämförde de den förväntade giftigheten hos de ursprungliga läkemedlen med de nya föreningarna. I de flesta fall verkade nedbrytningsprodukterna vara mindre skadliga.

Svamparna flyttar inte problemet, utan verkar faktiskt omvandla läkemedlen till mindre farliga ämnen.

Mycoaugmentation: svampar som extra reningssteg

Forskarna talar om ”mycoaugmentation”: att medvetet använda svampar som ett extra steg i slambehandlingen innan det sprids på markerna. Eftersom dessa svampar redan förekommer i stor mängd i naturen och kan växa på fasta material ser de möjligheter för praktiska tillämpningar.

I teorin kan man låta slam ligga i en separat hall eller container medan svampen lugnt utför sitt arbete. Det kräver betydligt mindre energi än många avancerade reningsmetoder som ofta förutsätter högt tryck eller höga temperaturer.

Vilka frågor saknar fortfarande svar?

Innan reningsverk kastar sig över ostronskivlingar i stor skala måste mycket mer testas. Försöken ägde rum i laboratorieskala. Den stora frågan är hur stabilt och snabbt svampar arbetar i stora anläggningar med slam av varierande sammansättning.

Forskarna önskar också en bättre förståelse för vilka nedbrytningsprodukter som bildas vid en bredare blandning av läkemedel och hushållskemikalier. Den aktuella studien fokuserade på nio ofta använda psykoaktiva ämnen, medan verkligt slam innehåller hundratals olika föreningar.

Dessutom spelar reglering en roll. Slambehandlare arbetar enligt strikta normer för patogener, metaller och näringsämnen. För läkemedelsrester och deras nedbrytningsprodukter finns det i många länder ännu inga tydliga gränsvärden.

Vad betyder det för jordbruk och hälsa?

Lantbrukare använder slam främst på grund av näringsämnena och förbättringen av jordens struktur. Om ett extra svampbehandlingssteg markant reducerar läkemedelsrester kan det öka den samhälleliga acceptansen av slamanvändning.

Miljöorganisationer har länge pekat på möjliga risker vid kronisk exponering för låga doser läkemedel hos fisk, insekter och jordorganismer. Tänk på ändrad fortplantning, beteendeförändringar eller störda hormonsystem. All teknik som minskar detta tryck ger alltså vinst – även om den direkta påverkan på människor ännu inte är tydligt dokumenterad.

I stadsområden med stora mängder avloppsslam kan mycoaugmentation även spela en roll i det cirkulära jordbruket: stadsavfall omvandlas till säkrare gödselämnen med färre kemiska arv till jord och vatten.

Vad är vitrötesvampar egentligen?

För dem som bara känner dem från köket: vitrötesvampar är de svampar som skapar vita, fläckiga mönster på dött trä. De bryter ner lignin och lämnar kvar en blek, fibrig massa. Denna egenskap gör dem intressanta för:

• nedbrytning av färgämnen i textilavloppsvatten
• borttagning av bekämpningsmedel från förorenad jord
• upplösning av vissa komponenter i pappers- och träavfall
• och nu alltså även: reduktion av läkemedelsrester i avloppsslam

Samma enzymer som urholkar en trästam kan visa sig förvånansvärt effektiva mot all sorts människoskapad kemi. Det gör dessa svampar till spännande kandidater inom en rad ”gröna” reningsmetoder.

Hur påverkar detta vår vardag indirekt?

För den genomsnittliga användaren av antidepressiva ändras ingenting: medicin förblir nödvändig och nyttig. Skillnaden sker bakom kulisserna, hos reningsverk och slambehandlare. Ju bättre de avlägsnar restämnen, desto renare blir vattnet i diken, bäckar och slutligen dricksvattenkällorna.

Konsumenter kan samtidigt ge ett litet bidrag genom att lämna in oanvänd medicin på apoteket istället för att spola ner det i toaletten eller diskbaljan. Varje tablett som inte hamnar i avloppet behöver heller inte oskadliggöras av svampar eller andra metoder.

Kombinationen av klokare medicinbruk, förbättrad rensning och nya biologiska tekniker som mycoaugmentation kan steg för steg säkerställa mindre läkemedelsförorening. Det gynnar inte bara miljön utan minskar också risken för oväntade långtidseffekter på både människor och djur.