Vědci z Johns Hopkins University testovali, zda běžné dřevní houby dokážou rozložit pozůstatky farmaceutik z čistírenského kalu dříve, než se tento materiál použije jako hnojivo na pole.
Moderní antidepresiva a anxiolytika jsou navržena tak, aby intenzivně působila na nervový systém a dlouho vydržela v těle. Po částečném vyloučení se dostávají do kanalizace a část nepoužitých tablet dosud končí spláchnuta v toaletě. V čistírnách odpadních vod zmizí většina nečistot, ale ne všechny účinné látky z léků se dají snadno odstranit.
Po čištění zůstává hustý materiál bohatý na živiny – takzvané biosolidy neboli upravený čistírenský kal. V USA a mnoha dalších zemích se používá jako hnojivo a zlepšovač půdy. Spolu s ním se na pole mohou dostat stopová množství léků, včetně antidepresiv a sedativ.
Výzkumy naznačují, že i nepatrné množství léčiv v prostředí může ovlivňovat chování vodních a půdních živočichů a potenciálně také lidské zdraví. Zatím chybí tvrdé důkazy, že takové dávky skutečně škodí konzumentům potravin z polí hnojených biosolidy. Vědci však zdůrazňují, že mnoho těchto sloučenin se obtížně rozkládá a může v prostředí přetrvávat dlouhou dobu.
Jak houby bílé hniloby fungují jako přirozená továrna na enzymy
Výzkumný tým sáhl po organismech, které se miliony let vyrovnávají s jedním z nejtvrdších materiálů v přírodě – dřevem. Jde o takzvané houby bílé hniloby, známé schopností rozkládat lignin, což je velmi odolné „pojivo“ dřeva.
Na rozdíl od mnoha bakterií tyto houby uvolňují do okolí silné a málo vybíravé enzymy. Nezajímá je jedna konkrétní sloučenina. Útočí na celé spektrum složitých organických molekul a rozebírají je na menší části, obvykle snadněji rozložitelné.
Badatelé se zaměřili na dva populární druhy. Pleurotus ostreatus je znám v českých obchodech jako hlíva ústřičná. Trametes versicolor představuje barevnou kloboukatou houbu rostoucí na kmenech, často nazývanou ocasatka pestrá. Oba druhy jsou dobře prozkoumané, snadno dostupné a dlouhodobě využívané v různých environmentálních experimentech.
Na čem přesně spočíval pokus s čistírenským kalem
Tým z Johns Hopkins odobral biosolidy z městské čistírny odpadních vod a „dochutil“ je devíti léky působícími na centrální nervový systém. Mezi nimi se objevily mimo jiné oblíbené antidepresivum citalopram nebo trazodon.
Takto připravený materiál se stal podložím pro růst mycelia hlívy ústřičné a ocasatky pestré. Vědci nechali houby růst na kalu maximálně šedesát dní. Během té doby pravidelně zkoumali, kolik účinných látek ještě ve vzorku zůstalo.
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 experimenty v klasickém tekutém laboratorním médiu bez přítomnosti biosolidů. To umožnilo ověřit, jak skutečná „směs“ nečistot ovlivňuje účinnost rozkladu.
Kolik procent léků houby skutečně odstraní z kalu
Po dvou měsících práce mycelia oba druhy snížily hladinu osmi z devíti zkoumaných substancí. Rozsah odstranění se pohyboval zhruba od padesáti procent až po téměř úplnou eliminaci daného léku z biosolidů.
Obzvlášť dobře fungovala hlíva ústřičná, která u části farmaceutik prakticky „vyčistila“ vzorek. Zajímavé je, že v některých případech probíhal rozklad léčiv lépe v přítomnosti biosolidů než v jednoduchém umělém roztoku. To signalizuje, že testy pouze v tekutině ne vždy ukážou, jak technologie funguje v reálných podmínkách čistírny.
Vědci věnovali zvláštní pozornost tomu, co se stane s molekulami léků po kontaktu s myceliem. Klíčová otázka zněla: zda houby pouze pohlcují farmaceutika, nebo je opravdu rozkládají na méně škodlivé složky. Na pomoc přišla pokročilá hmotnostní spektrometrie umožňující sledovat, jak se v čase mění chemické složení vzorků.
Identifikovali více než čtyřicet nových sloučenin vznikajících v důsledku působení houbových enzymů. V mnoha případech byly molekuly léků rozřezány na menší fragmenty nebo „oxidovány“ – k molekule se přidal atom kyslíku. Analýza toxicity naznačuje, že produkty rozkladu jsou obvykle méně nebezpečné než výchozí léčiva, což ukazuje na skutečné „odstraňování jedů“, a ne pouze přesun problému jinam.
Mykoaugmentace jako nová šance pro čistírny odpadních vod
Ve vědecké literatuře se stále častěji objevuje pojem mykoaugmentace. Jde o cílené zavádění hub do znečištěných prostředí, aby se urychlil rozklad škodlivých sloučenin. Studie z Johns Hopkins poskytuje silné argumenty, že taková metoda dává smysl i u čistírenských kalů.
Houby bílé hniloby mají několik praktických výhod ve srovnání s drahými chemickými technologiemi či pokročilými filtry:
- mohou růst na pevném materiálu jako biosolidy bez nutnosti komplikované infrastruktury
- fungují ve relativně mírných podmínkách bez potřeby vysokých teplot ani tlaku
- jsou běžné v přírodě a dobře prozkoumané a jejich pěstování je levné
- enzymy které produkují si poradí s celými skupinami sloučenin a ne jen s jediným znečištěním
- nevyžadují elektrickou energii ani speciální reaktory z nerezové oceli
- mycelium lze po dokončení procesu kompostovat nebo použít k výrobě substrátu
Z pohledu čistíren odpadních vod je lákavá vize modulu, ve kterém biosolidy před vyvezením na pole projdou „houbovou kúrou“. Takový stupeň by mohl doplňovat existující procesy a zvyšovat celkovou úroveň environmentální bezpečnosti.
Které problémy mohou komplikovat využití hub ve velkém měřítku
Ačkoli výsledky znějí slibně, cesta k zavedení ve velkém měřítku je stále dlouhá. Je třeba například ověřit, jak si houby poradí s celou „polévkou“ znečištění přítomných ve skutečných kalech z různých čistíren, a ne pouze s devíti léky.
Další problém představuje udržení biologické rovnováhy. Ve velkých instalacích jsou biosolidy plné bakterií a jiných mikroorganismů, které mohou s myceliem soutěžit o prostor a živiny. Je také nutné se ujistit, že případné produkty přeměny farmaceutických sloučenin se v půdě ani vodě nekumulují nežádoucím způsobem v delším horizontu.
Pro obyvatele měst tento příběh připomíná, že tableta spolknutá na spaní či zlepšení nálady nezmizí beze stopy. Část skončí v čistírně a odtud dál – v různé podobě – do prostředí. I když jsou v praxi dávky minimální, rostoucí rozsah užívání antidepresiv vede vědce k hledání nových a sofistikovanějších metod čištění.
Co tento objev znamená pro zemědělce a provozovatele čistíren
Pro zemědělce využívající biosolidy by takové houbové „předčištění“ mohlo v budoucnu být argumentem, že používají hnojivo s nižším chemickým zatížením. Pro operátory čistíren způsob, jak splnit stále přísnější normy týkající se mikroznečištění bez nutnosti gigantických investic do pokročilých membránových technologií.
V pozadí zůstává ještě jeden zajímavý závěr. Tytéž enzymy, které pomáhají houbám napadat lignin a psychiatrická léčiva, se mohou ukázat užitečné při rozkladu jiných houževnatých kontaminantů – například pesticidů nebo některých složek kosmetiky.
Pokud další výzkumy potvrdí účinnost takového přístupu, hlíva ústřičná a její „příbuzní“ se mohou stát stálým prvkem moderního hospodaření s vodními odpady. Tento směr bádání ukazuje, že ne každou technologickou hádanku je třeba řešit pomocí komplikované aparatury. Někdy stačí dobře porozumět organismům, které miliony let uklízejí lesy od odumřelých kmenů, a přenést jejich talent tam, kde vytváříme největší množství odpadů.
