V čistírnách odpadních vod se bakterie a viry z odpadní vody z velké části odstraní, ale zbytky léků v ní tvrdošíjně přetrvávají.
Američtí vědci nyní prokázali, že dva běžné druhy hub dokážou rozložit značnou část těchto látek v čistírenském kalu, který se jako hnojivo aplikuje na zemědělskou půdu. Tento objev by mohl výrazně snížit expozici lidí i přírody reziduím antidepresiv a dalších psychoaktivních léčiv.
Zbytky léků v kalu: neviditelný, ale závažný problém
Antidepresiva, prášky na spaní a jiné psychoaktivní léky jsou navrženy tak, aby velmi cíleně působily na lidský mozek. Po užití opouštějí tělo stolicí a močí. Stejně tak se do kanalizace dostávají nepoužité tablety splachované do záchodu.
V čistírnách odpadních vod se voda z velké části vyčistí. Zbývá hustá, na živiny bohatá hmota — čistírenský kal, označovaný také jako biosolidy. Tento kal je plný dusíku, fosforu a organických látek a ve Spojených státech i v Evropě se hojně využívá jako hnojivo a prostředek ke zlepšení půdy.
Zemědělství tím získává živiny zpět zdarma, jenže spolu s nimi přichází i méně vítaný balíček: zbytky léčiv, čisticích prostředků a dalších složitých chemických látek, které čistírny odstraňují jen částečně.
Dokonce i velmi nízké koncentrace psychoaktivních látek jsou považovány za znepokojivé, protože jsou navrženy tak, aby působily na mozek již v malých dávkách.
Výzkumy ukazují, že rostliny mohou určitá léčiva přijímat z půdy hnojené kalem nebo ze závlahové vody. Přímé riziko pro spotřebitele zatím není jednoznačně prokázáno, ale vodní organismy a půdní život jsou skutečně ohroženy — zejména při dlouhodobé expozici.
Proč tradiční čištění s léky špatně poradí
Čistírny odpadních vod jsou navrženy k plnění tří úkolů: likvidaci choroboplodných zárodků, rozkladu organické hmoty a snižování obsahu těžkých kovů a živin. Na moderní farmaceutické látky jsou ale mnohem méně připraveny.
- Léky jsou chemicky stabilní a obtížně rozložitelné.
- Pevně se vážou na organické látky obsažené v kalu.
- Čistírny pracují s relativně krátkou dobou zdržení, přičemž některé látky potřebují k rozkladu mnohem delší čas.
Výsledkem je, že mnoho léčiv čistírnu neopouští v odpadní vodě, ale právě v kalu. Kdo tento kal aplikuje na pole, tyto látky de facto rozšiřuje po zemědělské krajině.
Vědci nasadili houby rozkládající dřevo jako přírodní čistič
Výzkumný tým z Johns Hopkins University hledal levný a biologický způsob, jak zbytky léčiv likvidovat přímo v kalu. Pozornost obrátil k takzvaným houbám bílé hniloby — plísním, které v přírodě rozkládají dřevo.
Tyto houby, včetně hlívy ústřičné (Pleurotus ostreatus) a choroše pestrobarevného (Trametes versicolor), jsou proslulé svou schopností rozkládat lignin — mimořádně pevnou látku, která dává dřevu jeho tvrdost.
K tomuto účelu vylučují do svého okolí silné a málo selektivní enzymy. Ty neútočí na jeden konkrétní molekul, ale na celou řadu složitých organických struktur. Přesně to z nich dělá zajímavý nástroj pro odstraňování zbytků léků pevně vázaných na organické látky.
Tytéž enzymy, které pomalu rozkládají pařez v lesní půdě, dokážou rozebrat antidepresiva i jiná léčiva.
Jak experiment s čistírenským kalem a houbami probíhal
Vědci odebrali čistírenský kal z městské čistírny odpadních vod a v laboratoři jej obohatili o devět běžně používaných psychoaktivních léčiv, včetně antidepresiv jako citalopram a trazodon.
Poté nechali oba druhy hub přímo na tomto kalu růst po dobu až šedesáti dní. Souběžně prováděli pokusy v kapalných kultivačních médiích, aby mohli porovnat výsledky v „čistém" laboratorním prostředí s mnohem složitější realitou skutečného kalu.
Pomocí pokročilé hmotnostní spektrometrie sledovali koncentrace léčiv a pátrali po nových látkách vznikajících při jejich rozkladu.
Odstranění téměř veškerých zbytků léčiv
Výsledky jsou pozoruhodné. Oba druhy hub dokázaly výrazně snížit obsah osmi z devíti testovaných látek. Míra odstranění se pohybovala zhruba od poloviny až po téměř úplný rozklad během dvou měsíců.
V mnoha případech si nejlépe vedla hlíva ústřičná, která u několika antidepresiv dosáhla více než 90% odstranění. To je překvapivé, protože tento druh je dostupný prakticky všude a již ve velkém měřítku se pěstuje jako potravina.
V některých případech docházelo ve skutečném kalu dokonce k intenzivnějšímu rozkladu než v kapalné laboratorní kultuře. To ukazuje, jak důležité je testování v reálných matricích, jako je čistírenský kal. Látka, která rychle zmizí v čisté kapalině, se v komplexní směsi tuků, humusu a kovů nemusí chovat stejně.
Nejen skrýt, ale skutečně zneškodnit
U výzkumů bioremediace tohoto druhu vyvstává klíčová otázka: mizí látky proto, že se někde zachytí, nebo jsou chemicky rozloženy na méně škodlivé složky?
Analýzy ukázaly, že houby léčiva skutečně chemicky atakují. Vědci identifikovali více než čtyřicet nových sloučenin vznikajících tím, jak jsou původní molekuly rozlamovány, oxidovány nebo jinak přetvářeny.
Pomocí nástroje pro hodnocení rizik americké agentury EPA odhadli toxicitu těchto nových látek. Většina rozkladných produktů se jeví jako méně škodlivá než původní léčiva — jde tedy o skutečnou detoxikaci, nikoli pouhé přesun problému jinam.
Zdá se, že houby nejen odstraňují znečišťující látky, ale čistírenský kal skutečně méně nebezpečným pro životní prostředí i veřejné zdraví.
Na cestě k velkoplošnému využití: mykoaugmentace v čistírnách
Využití hub ke snižování znečištění se označuje jako mykoaugmentace — záměrné přidávání hub do kontaminovaného prostředí za účelem přirozeného čištění.
Houby bílé hniloby se k tomuto účelu hodí zvláště dobře, protože:
- rády osídlují pevné podklady, jako je dřevo nebo kalové částice;
- jde o široce dostupné a relativně levné druhy;
- nevyžadují přídavnou energii ani složité vybavení;
- mohou růst spolu s dávkami kalu zpracovávanými v šaržích.
Teoreticky by šlo do stávajícího zpracování kalu přidat jeden krok navíc: před odvozem na zemědělskou půdu by čistírny nechaly materiál několik týdnů až měsíců „kolonizovat" vybranými druhy hub. Kal by pak mohl být dále sušen nebo kompostován — houby by svou práci z velké části již vykonaly.
Co to znamená pro zemědělství a veřejné zdraví
Po celém světě narůstají obavy z takzvaných „nově vznikajících znečišťujících látek", jako jsou léčiva, hormonálně aktivní látky a mikroplasty. Čistírenský kal přitom představuje jeden z hlavních přenosových mechanismů těchto látek do zemědělské půdy.
Pokud houby dokážou rozložit podstatnou část nejodolnějších látek, změní se rizikový profil využívání kalu v zemědělství. Zemědělci by pak na svá pole dostávali méně léčivých reziduí a půda, podzemní i povrchové vody by byly méně ohroženy chronickým znečištěním.
Pro vodárenské společnosti to může mít časem také příznivý dopad, protože do vodního systému by se dostávalo méně obtížně odstranitelných látek. A pro občany se tím snižuje riziko, že budou prostřednictvím zeleniny nebo vody z kohoutku dlouhodobě vystaveni minimálním dávkám psychoaktivních látek.
Otevřené otázky a další kroky výzkumu
Výzkum probíhal v kontrolovaném laboratorním prostředí. Pro velkoplošné nasazení je nutné zodpovědět několik praktických otázek:
- Jak rychle houby rostou ve skutečných kalových lagunách na čistírně?
- Jak stabilní jsou rozkladné produkty a zůstávají skutečně méně škodlivé v půdě a vodě?
- Jaké náklady přináší prodloužená doba skladování a potřebná infrastruktura a jak se poměřují s přínosem pro životní prostředí?
- Která kombinace druhů hub nejefektivněji zvládne nejširší spektrum léčiv a chemikálií?
Také zákonodárci a regulátoři budou muset rozhodnout, jak biologické čisticí kroky tohoto druhu zakotvit do pravidel pro nakládání s kalem. To zahrnuje například normy pro zbytkové koncentrace léčiv a směrnice pro kontrolované využívání hub v průmyslovém měřítku.
Co přesně jsou houby bílé hniloby?
Označení „bílá hniloba" odkazuje na typický vzhled dřeva napadeného těmito houbami — světlá, vláknitá struktura zbývá poté, co houby odstraní lignin. Tyto organismy totiž nerozkládají jen celulózu, ale právě i lignin, který patří k nejpevnějším přírodním polymerům.
Enzymy, které k tomu využívají — například lakkázy a peroxidázy — jsou mimořádně účinné a málo selektivní. Průmyslové aplikace jsou proto nabíledni: od bělení papíroviny přes rozklad barviv až po likvidaci léčiv.
Kdo doma pěstuje houby na kávové sedlině nebo slámě, pracuje v podstatě se stejnými biologickými „stroji". Klíčový rozdíl spočívá v tom, že v laboratoři se cíleně vybírají druhy a podmínky optimální pro rozklad znečišťujících látek — nikoli pro chuť nebo výnos v kuchyni.
Praktické rady pro omezení zbytků léčiv
Přestože tento výzkum nabízí výhled do budoucnosti zejména pro čistírny a tvůrce politik, mohou i jednotliví občané přispět ke snížení množství nežádoucích látek v odpadní vodě:
- Staré nebo nepoužité léky odevzdávejte v lékárně nebo ve sběrném dvoře — nikdy je nesplachujte do záchodu ani nevylévejte do výlevky.
- Užívejte léky v úzké spolupráci s lékařem nebo lékárníkem, aby se minimalizovalo plýtvání a nadměrné užívání.
- Při výběru domácích přípravků sledujte ekologické certifikace — mnoho čisticích prostředků také přispívá ke chemickému koktejlu v odpadní vodě.
Pro zemědělství a vodohospodářství otevírá výzkum cestu k větší provázanosti ekologie a techniky. Zatímco dříve dominovala chemická a mechanická řešení, houby, bakterie a další organismy nyní výrazně vstupují do hry jako spojenci při udržování čistoty vody i půdy.
