Svampe som naturlig løsning på et moderne forureningsproblem
Forskere fra Johns Hopkins University har undersøgt, om almindelige træsvampe er i stand til at nedbryde rester af lægemidler i spildevandsslam – inden dette materiale spredes på landbrugsjord som gødning.
Moderne antidepressiva og angstdæmpende midler er udviklet til at virke intenst på nervesystemet og forblive længe i kroppen. Når de delvist udskilles, ender de i kloakken. Hertil kommer ubrugte tabletter, der stadig skylles ud i toilettet. Rensningsanlæg fjerner ganske vist det meste af urenheder, men ikke alle aktive lægemiddelstoffer lader sig let eliminere.
Hvad er biosolider, og hvorfor er det et problem?
Efter rensningen efterlades et næringsrigt, tykt materiale kaldet biosolider – eller bearbejdet spildevandsslam. I USA og mange andre lande bruges dette som jordforbedringsmiddel og gødning. Men sammen med biosoliderne kan spormængder af lægemidler, herunder antidepressiva og beroligende midler, havne på markerne.
Forskning antyder, at selv minimale mængder af lægemidler i miljøet kan påvirke adfærden hos vanddyr og jorddyr – og potentielt også menneskers sundhed. Hårde beviser for, at disse mængder skader forbrugere af afgrøder fra biosolid-gødede marker, mangler stadig. Alligevel understreger forskerne, at mange af disse forbindelser nedbrydes meget langsomt og kan ophobes i miljøet over tid.
Rådhvidrådsvampe: Naturens egne enzymfabrikker
Forskerholdet vendte sig mod organismer, der i millioner af år har håndteret et af naturens hårdeste materialer – træ. Disse såkaldte rådhvidrådsvampe er kendt for deres evne til at nedbryde lignin, som er det ekstremt modstandsdygtige “bindemiddel” i træ.
I modsætning til mange bakterier frigiver disse svampe kraftige og bredt virkende enzymer til deres omgivelser. De interesserer sig ikke for én bestemt forbindelse – de angriber et helt spektrum af komplekse organiske molekyler og spalter dem i mindre, lettere nedbrydelige dele.
Forskerholdet fokuserede på to velkendte arter. Pleurotus ostreatus, bedre kendt som østershat, er en velkendt spisesvamp. Trametes versicolor, populært kaldet broget poresvamp, vokser på træstammer og er let genkendelig på sin farverige overflade. Begge arter er grundigt undersøgte, let tilgængelige og har længe været anvendt i miljøeksperimenter.
Sådan foregik forsøget med spildevandsslam
Holdet fra Johns Hopkins hentede biosolider fra et kommunalt rensningsanlæg og tilsatte ni lægemidler, der alle påvirker centralnervesystemet. Blandt dem var det populære antidepressivum citalopram samt trazodon.
Det tilberedte materiale fungerede herefter som vækstunderlag for myceliet fra østershat og broget poresvamp. Svampene fik lov til at vokse på slammet i op til 60 dage, mens forskerne løbende målte, hvor meget af de aktive stoffer der stadig var tilbage i prøverne.
Resultaterne viste, at begge svampearter klarede sig godt med de fleste testede lægemidler, og i mange tilfælde faldt koncentrationerne til næsten nul. Til sammenligning blev der også gennemført forsøg i klassisk flydende laboratoriemedium uden biosolider – dette gjorde det muligt at vurdere, hvordan den reelle “blanding” af urenheder påvirker nedbrydningseffektiviteten.
Hvor stor en andel af lægemidlerne fjerner svampene faktisk?
Efter to måneders mycelievækst havde begge arter reduceret niveauet af otte ud af ni testede stoffer. Graden af fjernelse varierede fra omkring halvtreds procent til næsten fuldstændig eliminering af det pågældende lægemiddel fra biosoliderne.
Østershaten klarede sig særligt godt og rensede prøven nærmest helt for nogle lægemidler. Bemærkelsesværdigt var det, at nedbrydningen i visse tilfælde gik bedre i nærvær af biosolider end i en simpel kunstig opløsning. Det indikerer, at laboratorietests i flydende medium ikke altid afspejler, hvordan teknologien fungerer under virkelige renseanlægsforhold.
Hvad sker der egentlig med lægemiddelmolekylerne?
Forskerne undersøgte nøje, hvad der sker med lægemiddelmolekylerne, når de møder myceliet. Det afgørende spørgsmål var: optager svampene blot lægemidlerne, eller nedbryder de dem reelt til mindre skadelige komponenter? Avanceret massespektrometri blev anvendt til at spore, hvordan den kemiske sammensætning af prøverne ændrede sig over tid.
Forskerne identificerede over fyrre nye forbindelser dannet som følge af svampeenzymernes aktivitet. I mange tilfælde blev lægemiddelmolekylerne spaltet i mindre fragmenter eller “oxideret” – der blev tilføjet et iltatom til molekylet. Toksicitetsanalysen tyder på, at nedbrydningsprodukterne generelt er mindre farlige end de oprindelige lægemidler, hvilket peger på en reel afgiftning frem for blot en forskydning af problemet.
Mykoaugmentering som ny mulighed for renseanlæg
Begrebet mykoaugmentering dukker stadig hyppigere op i den videnskabelige litteratur. Det drejer sig om bevidst tilsætning af svampe til forurenede miljøer for at fremskynde nedbrydningen af skadelige forbindelser. Studiet fra Johns Hopkins leverer stærke argumenter for, at denne metode giver mening, også når det gælder spildevandsslam.
Rådhvidrådsvampe har flere praktiske fordele sammenlignet med dyre kemiske teknologier eller avancerede filtre:
- De kan vokse på fast materiale som biosolider uden behov for kompliceret infrastruktur
- De fungerer under relativt milde forhold uden krav om høje temperaturer eller tryk
- De forekommer naturligt i naturen, er velundersøgte, og dyrkning er billig
- De enzymer, de producerer, kan håndtere hele grupper af forbindelser – ikke kun én enkelt forurening
- De kræver hverken elektrisk energi eller specialreaktorer af rustfrit stål
- Myceliet kan efter endt proces komposteres eller bruges som substrat
For renseanlæg er visionen om et modul, hvor biosolider gennemgår en “svampekur” inden udbringning på markerne, særdeles tillokkende. Et sådant trin kunne supplere eksisterende processer og hæve det samlede niveau af miljøsikkerhed markant.
Hvilke udfordringer kan besværliggøre storskala-anvendelse?
Selv om resultaterne lyder lovende, er vejen til udbredelse i stor skala stadig lang. Det er blandt andet nødvendigt at afklare, hvordan svampene klarer sig med den fulde “suppe” af forurenende stoffer i virkelige slam fra forskellige renseanlæg – ikke kun ni udvalgte lægemidler.
En anden udfordring er at opretholde den biologiske balance. I store anlæg er biosolider fyldt med bakterier og andre mikroorganismer, som kan konkurrere med myceliet om plads og næringsstoffer. Desuden er det nødvendigt at sikre, at eventuelle omdannelsesprodukter af lægemiddelforbindelserne ikke ophober sig på uønsket vis i jord eller vand på længere sigt.
For bybefolkningen er denne historie en påmindelse om, at en tablet taget som sovemedicin eller stemningsløfter ikke forsvinder sporløst. En del ender på renseanlægget og derfra videre – i forskellig form – ud i miljøet. Selv om de praktiske doser er minimale, driver det stigende forbrug af antidepressiva forskere til at søge nye og mere sofistikerede rensemetoder.
Hvad betyder dette for landmænd og renseanlægsoperatører?
For landmænd, der anvender biosolider, kunne en sådan svampebaseret “forrensning” i fremtiden blive et argument for, at de bruger gødning med en lavere kemisk belastning. For operatørerne af renseanlæg vil det være en måde at overholde stadig strengere regler for mikroforurening på – uden at skulle investere formuer i avancerede membranteknologier.
Der er endnu en interessant pointe i baggrunden. De samme enzymer, der hjælper svampene med at angribe lignin og psykiatriske lægemidler, kan vise sig nyttige ved nedbrydning af andre sejlivede forureningsstoffer – for eksempel pesticider eller visse kosmetikbestanddele.
Bekræfter yderligere forskning effektiviteten af denne tilgang, kan østershaten og dens “slægtninge” blive et fast element i moderne spildevandshåndtering. Denne forskningsretning viser, at ikke ethvert teknologisk problem kræver kompliceret udstyr som løsning. Sommetider er det nok at forstå de organismer, der i millioner af år har ryddet op i skovene efter døde stammer – og overføre deres talent derhen, hvor vi producerer de største mængder affald.
