Problém: léky z tablet končí na talíři i z kohoutku
Výzkumníci z Johns Hopkins University zkoumali, zda běžné dřevní houby dokážou „sežrat" zbytky farmaceutik z čistírenských kalů dříve, než tyto kaly skončí na polích jako hnojivo. Výsledky překvapily i samotné vědce a mohly by zásadně změnit přístup k čištění odpadních vod.
Moderní psychiatrická léčiva jsou navržena tak, aby silně působila na mozek a dlouho zůstávala v těle. Po částečném vyloučení se dostávají do kanalizace a část nepoužitých tablet se stále splachuje do záchodu. Čistírny sice odstraní většinu nečistot, ale ne všechny účinné farmaceutické látky se dají takto snadno zneškodnit.
Po vyčištění vzniká hustý materiál bohatý na živiny – takzvané biosolidy, tedy zpracovaný čistírenský kal. V USA i v mnoha dalších zemích se používá jako hnojivo a půdní kondicionér. Spolu s ním mohou na pole putovat stopová množství léků, včetně antidepresiv a sedativ.
Výzkumy naznačují, že i nepatrná 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 konzumentům potravin z polí hnojených biosotidy. Vědci však zdůrazňují, že mnohé z těchto sloučenin se obtížně rozkládají a mohou v prostředí přetrvávat velmi dlouho.
Houby bílé hniloby: přírodní továrna na enzymy
Výzkumný tým sáhl po organismech, které si po miliony let poradí s jedním z nejtvrdších přírodních materiálů – dřevem. Jde o takzvané houby bílé hniloby, proslulé schopností rozkládat lignin, tedy velmi odolné „pojivo" dřeva.
Na rozdíl od většiny bakterií tyto houby vylučují do okolí silné a přitom málo vybíravé enzymy. Nezajímá je jedna konkrétní sloučenina – útočí na celé spektrum složitých organických molekul a rozkládají je na menší části, které jsou zpravidla snáze odbouratelné.
Badatelé se zaměřili na dva oblíbené druhy:
- Pleurotus ostreatus – dobře známá hlíva ústřičná, běžně dostupná v obchodech,
- Trametes versicolor – barevná outkovka pestrá rostoucí na kmenech stromů, v angličtině přezdívaná „krůtí ocas".
Oba druhy jsou vědecky dobře prozkoumané, snadno dostupné a dlouhodobě využívané v nejrůznějších ekologických experimentech.
Jak experiment s biosotidy probíhal
Tým z Johns Hopkins odebral biosotidy z městské čistírny odpadních vod a „obohatil" je devíti léčivy působícími na centrální nervový systém. Mezi nimi se ocitla mimo jiné oblíbená antidepresiva jako citalopram nebo trazodon.
Takto připravený materiál posloužil jako substrát pro růst podhoubí hlívy ústřičné a outkovky pestré. Vědci nechali houby růst na kalu až 60 dní a pravidelně sledovali, kolik účinných látek v vzorcích zůstává.
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 i pokusy na klasickém tekutém laboratorním médiu bez biosotidů. To umožnilo ověřit, jak přítomnost skutečné „směsi" znečišťujících látek ovlivňuje účinnost rozkladu.
Jak účinně houby léky odstraňují
Po dvou měsících práce podhoubí oba druhy redukovaly hladinu osmi z devíti testovaných látek. Míra odstranění se pohybovala od přibližně 50 % až po téměř úplnou eliminaci daného léčiva z biosotidů.
| Druh houby | Počet účinně snížených léčiv | Typická míra odstranění |
|---|---|---|
| Pleurotus ostreatus (hlíva ústřičná) | 8 z 9 | často přes 90 % u některých antidepresiv |
| Trametes versicolor (outkovka pestrá) | 8 z 9 | přibližně 50–90 % podle konkrétní sloučeniny |
Zvláště dobře si vedla hlíva ústřičná, která u části farmaceutik vzorek prakticky „vyčistila". Zajímavé je, že v některých případech probíhal rozklad léčiv lépe přímo v biosotidech než v jednoduchém umělém roztoku. To naznačuje, že testy prováděné pouze v kapalině ne vždy věrně odráží, jak technologie funguje v reálných podmínkách čistírny.
Houby léky jen „schovávají", nebo je skutečně likvidují?
Vědci věnovali zvláštní pozornost tomu, co se s molekulami léčiv po kontaktu s podhoubím děje. Klíčová otázka zněla: absorbují houby farmaceutika, nebo je skutečně rozkládají na méně škodlivé složky?
Odpověď přinesla pokročilá hmotnostní spektrometrie, která umožňuje sledovat, jak se chemické složení vzorků v čase mění. Vědci identifikovali více než 40 nových sloučenin vznikajících působením houbových enzymů. V mnoha případech byly molekuly léčiv štěpeny na menší fragmenty nebo „oxidovány" – k molekule se přidal atom kyslíku.
Analýza toxicity naznačuje, že produkty rozkladu jsou zpravidla méně nebezpečné než původní léčiva, což svědčí o skutečném „detoxikování", nikoli jen o přesunu problému jinam.
K předběžnému posouzení potenciální škodlivosti těchto nových sloučenin bylo využito nástroje EPA založeného 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 odborníky zodpovědné za environmentální politiku a plánování nových technologií čištění.
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 pádné argumenty, že tato metoda má 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 biosotidy, bez potřeby složité infrastruktury,
- fungují za relativně mírných podmínek – není třeba vysokých teplot ani vysokého tlaku,
- jsou v přírodě hojné a dobře prostudované, jejich pěstování je levné,
- enzymy, které produkují, si poradí s celými skupinami sloučenin, nejen s jedním konkrétním znečišťujícím prvkem.
Z pohledu provozovatelů čistíren je lákavá představa modulu, ve kterém biosotidy před odvozem na pole projdou „houbovou kúrou". Taková fáze by mohla doplnit stávající procesy a zvýšit celkovou úroveň environmentální bezpečnosti.
Co se může pokazit
Přestože výsledky znějí slibně, cesta k nasazení ve velkém měřítku je stále dlouhá. Je třeba například ověřit, jak si houby poradí s celou „polévkou" znečišťujících látek obsažených v reálných kalech z různých čistíren, a ne jen s devíti vybranými léčivy.
Dalším problémem je udržení biologické rovnováhy. Ve velkých zařízeních jsou biosotidy plné bakterií a dalších mikroorganismů, které mohou s podhoubím soutěžit o prostor a živiny. Je také nutné zajistit, aby se případné produkty přeměny farmaceutik v dlouhodobém horizontu nekumulovaly nežádoucím způsobem v půdě ani ve vodě.
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 dávky v praxi minimální, rostoucí rozsah užívání antidepresiv vede vědce k hledání nových, sofistikovanějších metod čištění.
Zároveň tento výzkumný směr ukazuje, že ne každou technologickou hádanku je třeba řešit složitými přístroji. Někdy stačí dobře porozumět organismům, které po miliony let uklízejí lesy od odumřelých kmenů, a přenést jejich talent tam, kde produkujeme největší množství odpadů.
Pro zemědělce využívající biosotidy by taková houbová „předúprava" mohla v budoucnu sloužit jako argument, že používají hnojivo s nižší chemickou zátěží. Pro provozovatele čistíren by mohla představovat způsob, jak splnit stále přísnější normy týkající se mikrozněčisťujících látek, aniž by bylo nutné masivně investovat do pokročilých membránových technologií.
V pozadí zůstává ještě jeden zajímavý závěr. Tytéž enzymy, které pomáhají houbám napadat lignin i psychiatrická léčiva, by mohly být užitečné při rozkladu dalších perzistentních znečišťujících látek – například pesticidů nebo některých složek kosmetiky. Pokud další studie účinnost tohoto přístupu potvrdí, hlívy a jejich „příbuzné" se mohou stát trvalou součástí moderního nakládání s odpadními vodami.
