Problém: léky z tablet končí na talíři i v kohoutku
Vědci z Johns Hopkins University se pustili do neobvyklého experimentu. Chtěli zjistit, zda běžné dřevokazné houby dokážou „sníst" zbytky léčiv z čistírenských kalů dříve, než se tyto kaly dostanou na pole jako hnojivo. Výsledky překvapily i samotné výzkumníky.
Moderní psychiatrické léky jsou navrženy tak, aby silně působily na mozek a co nejdéle zůstávaly v těle. Po částečném vyloučení se dostávají do kanalizace. Část nevyužitých tablet navíc lidé stále splachují do záchodu. Čistírny odpadních vod sice většinu nečistot odstraní, ale ne všechny účinné látky z léčiv lze takto snadno zlikvidovat.
Po procesu čištění zbývá hustý materiál bohatý na živiny — tzv. biosolidy neboli zpracovaný čistírenský kal. V USA i mnoha dalších zemích se používá jako hnojivo a půdní kondicionér. Spolu s ním se na pole mohou dostávat stopová množství léků, včetně antidepresiv a uklidňujících přípravků.
Výzkumy naznačují, že i malá množství léčiv v životním prostředí mohou ovlivňovat chování vodních a půdních živočichů a potenciálně také lidské zdraví.
Zatím chybí přesvědčivé důkazy o tom, že taková množství skutečně škodí lidem konzumujícím potraviny z polí hnojených biosolidy. Vědci však zdůrazňují, že mnohé tyto sloučeniny se těžko rozkládají a mohou v prostředí přetrvávat velmi dlouhou dobu.
Houby bílé hniloby: přírodní továrna na enzymy
Výzkumný tým sáhl po organismech, které si s jedním z nejtvrdších přírodních materiálů — dřevem — poradily již před miliony let. Jde o tzv. houby bílé hniloby, proslulé schopností rozkládat lignin, tedy velmi odolné „pojivo" dřeva.
Na rozdíl od mnoha bakterií tyto houby vylučují do okolí silné a málo vybíravé enzymy. Nezajímá je jedna konkrétní sloučenina. Útočí na celé spektrum složitých organických molekul a rozkládají je na menší části, které se pak zpravidla dále rozkládají snadněji.
Vědci se zaměřili na dva běžně dostupné druhy:
- Pleurotus ostreatus — v českých obchodech dobře známá hlíva ústřičná,
- Trametes versicolor — barevná chorošovitá houba rostoucí na kmenech, přezdívaná „krocaní ocas".
Oba druhy jsou vědecky podrobně popsány, snadno dostupné a dlouhodobě využívané v různých environmentálních experimentech.
Jak experiment s biosolidy probíhal
Tým z Johns Hopkins odebral biosolidy z městské čistírny odpadních vod a „ochutil" je devíti léky působícími na centrální nervový systém. Mezi nimi se ocitla i oblíbená antidepresiva jako citalopram nebo trazodon.
Takto připravený materiál se stal substrátem pro růst mycelia hlívy ústřičné a Trametes versicolor. Vědci nechali houby na kalu růst po dobu až 60 dní a pravidelně měřili, kolik účinných látek v vzorku stále zbývá.
Výsledky ukázaly, že oba druhy hub si poradily s většinou testovaných léčiv a v mnoha případech jejich koncentrace klesla téměř na nulu.
Pro srovnání proběhly také pokusy v klasickém tekutém laboratorním prostředí bez biosolidů. To umožnilo ověřit, jak přítomnost skutečné „směsi" znečišťujících látek ovlivňuje účinnost rozkladu.
Jak účinně houby léčiva odstraňují
Po dvou měsících práce mycelia oba druhy snížily hladinu osmi z devíti testovaných látek. Míra odstranění se pohybovala přibližně od 50 % až po téměř úplnou eliminaci daného léčiva z biosolidů.
| Druh houby | Počet účinně snížených léčiv | Typická míra odstranění |
|---|---|---|
| Pleurotus ostreatus (hlíva ústřičná) | 8 z 9 | u některých antidepresiv často přes 90 % |
| Trametes versicolor | 8 z 9 | přibližně 50–90 % podle konkrétní sloučeniny |
Zvláště dobře si vedla hlíva ústřičná, která u části léčiv vzorek prakticky „vyčistila". Zajímavé přitom bylo, že v některých případech probíhal rozklad léčiv lépe v přítomnosti biosolidů než v jednoduchém umělém roztoku. To je důležitý signál: testy pouze v tekutém médiu ne vždy věrně odráží, jak bude technologie fungovat v reálných podmínkách čistírny.
Houby léčiva jen „schovávají", nebo je skutečně zneškodňují?
Vědci věnovali zvláštní pozornost tomu, co se s molekulami léčiv po kontaktu s myceliem vlastně děje. Klíčová otázka zněla: absorbují houby léčiva pouze do sebe, nebo je opravdu rozkládají na méně škodlivé složky?
Odpověď přinesla pokročilá hmotnostní spektrometrie, která umožňuje sledovat, jak se v čase mění chemické složení vzorků. Výzkumníci identifikovali více než 40 nových sloučenin vznikajících působením houbových enzymů. V mnoha případech byly molekuly léčiv rozštěpeny na menší fragmenty nebo „oxidovány" — k molekule se přidal atom kyslíku.
Analýza toxicity naznačuje, že produkty rozkladu jsou zpravidla méně nebezpečné než původní léčiva. Jde tedy o skutečné „odtrávení", nikoli jen o přesun problému jinam.
K předběžnému posouzení potenciální škodlivosti nových sloučenin byl použit nástroj EPA založený na chemoinformatice. Model ukázal, že většina produktů přeměny by měla být pro živé organismy bezpečnější než původní účinné látky. To je velmi důležitý signál pro ty, kdo se zabývají environmentální politikou a plánováním nových čistírenských technologií.
Mykoaugmentace — nová šance pro čistírny odpadních vod
Ve vědecké literatuře se stále častěji objevuje pojem mykoaugmentace. Jde o záměrné zavádění hub do znečištěného prostředí s cílem urychlit rozklad škodlivých látek. Studie z Johns Hopkins přináší silné argumenty pro to, že tato metoda dává smysl i v případě čistírenských kalů.
Houby bílé hniloby mají oproti nákladným chemickým technologiím nebo pokročilým filtrům několik praktických výhod:
- mohou růst na pevném materiálu, jako jsou biosolidy, bez potřeby složité infrastruktury,
- fungují za relativně mírných podmínek — není třeba vysokých teplot ani tlaku,
- jsou v přírodě hojné a dobře prozkoumané a jejich pěstování je levné,
- enzymy, které produkují, si poradí s celými skupinami sloučenin, nejen s jednou konkrétní znečišťující látkou.
Z pohledu provozovatelů čistíren je lákavá představa modulu, v němž biosolidy před odvozem na pole projdou „houbovou kúrou". Takový krok by mohl doplňovat stávající procesy a celkově zvyšovat míru ochrany životního prostředí.
Co se může pokazit
Přestože výsledky znějí slibně, cesta k nasazení ve velkém měřítku je stále dlouhá. Je třeba například prověřit, jak si houby poradí s celou „polévkou" znečišťujících látek v reálných kalech z různých čistíren, a ne jen s devíti vybranými léčivy.
Dalším problémem je udržení biologické rovnováhy. Ve velkých instalacích jsou biosolidy plné bakterií a jiných mikroorganismů, které mohou s myceliem soupeřit o prostor a živiny. Je také nutné ověřit, zda se případné produkty přeměny farmaceutických sloučenin nekumulují v půdě nebo vodě nežádoucím způsobem v dlouhodobém horizontu.
Co to znamená pro běžného uživatele kanalizace
Pro obyvatele měst je tento příběh připomínkou, že tableta spolknutá na spaní nebo zlepšení nálady nezmizí beze stopy. Část se dostane do čistírny a odtud dál — v různé podobě — do životního prostředí. I když jsou v praxi dávky minimální, rostoucí spotřeba antidepresiv nutí vědce hledat nové, sofistikovanější metody čištění.
Zároveň tento směr výzkumu ukazuje, že ne každou technologickou hádanku je třeba řešit složitými přístroji. Někdy stačí dobře pochopit organismy, které miliony let uklízejí lesy od odumřelých kmenů, a přenést jejich talent tam, kde vytváříme největší množství odpadů.
Pro zemědělce využívající biosolidy by taková houbová „předúprava" mohla v budoucnu sloužit jako argument, že používají hnojivo s nižší chemickou zátěží. Pro provozovatele čistíren by to byl způsob, jak splnit stále přísnější normy týkající se mikrozněčišťujících látek, aniž by museli investovat obrovské prostředky do pokročilých membránových technologií.
V pozadí se skrývá ještě jeden zajímavý závěr. Tytéž enzymy, které pomáhají houbám útočit na lignin a psychiatrické léky, by mohly být užitečné i při rozkladu jiných perzistentních znečišťujících látek — například pesticidů nebo některých složek kosmetiky. Pokud další výzkumy účinnost tohoto přístupu potvrdí, hlívy a jejich „příbuzné" se mohou stát trvalou součástí moderního nakládání s odpadními vodami.
