English
Leki w ściekach to wyzwanie, przed którym staną wkrótce oczyszczalnie. Komisja Europejska planuje zaostrzenie przepisów w tym zakresie. Jednak to problem nie tylko oczyszczalni. Musimy zdawać sobie sprawę, że nasz organizm nie potrafi całkowicie metabolizować ibuprofenu czy ketoprofenu, które należą do tzw. niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ), sprzedawanych bez recepty. Wydalane z naszego organizmu trafiają do oczyszczalni ścieków, stamtąd do rzeki, a z rzeki do kranu. Szkodzą nie tylko nam, ale całym ekosystemom.
Badania potwierdzają obecność przeszło 80 rodzajów farmaceutyków w wodzie. Stąd pilna potrzeba usuwania ich ze ścieków, a tym samym ze środowiska. Naukowcy odkrywają coraz to nowe sposoby ich eliminacji, niektóre już są wdrażane w oczyszczalniach. Podstawą optymalnej metody powinna być skuteczność, dostępność oraz niskie koszty implementacji i eksploatacji. Takie rozwiązanie proponuje zespół naukowców z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach. O projekcie rozmawiam z dr Anną Dzionek z Wydziału Nauk Przyrodniczych.
Agnieszka Hobot: Tytuł projektu brzmi tajemniczo: Preparat stymulujący degradację niesteroidowych leków przeciwzapalnych w oparciu o immobilizowane na naturalnym nośniku szczepy bakterii. Prosiłabym o przybliżenie naszym Czytelnikom założeń projektu i spodziewanych rezultatów.
Anna Dzionek: W dużym skrócie, cały projekt polega na opracowaniu biopreparatu, czyli takiego preparatu, który zawiera żywe komórki mikroorganizmów. W naszym przypadku są to wyizolowane ze środowiska bakterie, które są zdolne do degradacji niesteroidowych leków przeciwzapalnych, czyli na przykład ibuprofenu, naproksenu czy paracetamolu. To substancje, które wszyscy mamy w swoich apteczkach. Większość z nich dostępna jest bez recepty. Nasz organizm nie jest w stanie ich zmetabolizować, więc trafiają do oczyszczalni ścieków. Z tym, że tam również nie ma sposobu na ich degradację.
W biologicznych systemach nie ma mikroorganizmów, które byłyby w stanie usuwać pozostałości po NLPZ, więc opracowujemy sposób ich wprowadzenia. Polega on na dostarczeniu do oczyszczalni wyspecjalizowanych mikroorganizmów na naturalnym nośniku. Wprowadzone bezpośrednio długo by tam nie przeżyły. Mikroorganizmy chcemy wprowadzić do oczyszczalni na specjalnej, naturalnej gąbce. Zakładamy, że będą wyłapywały na etapie oczyszczania ścieków te niesteroidowe leki przeciwzapalne, by nie trafiały do środowiska naturalnego i nie oddziaływały negatywnie na organizmy wodne i na ludzi. Leki już teraz wykrywane są w wodzie pitnej, skąd trafiają do naszych organizmów.
AH: Czy wprowadzenie Bio-Gąbek nie zakłóci pracy osadu czynnego w oczyszczalni?
AD: No właśnie to jest największa zagadka każdego preparatu. Trudno to ocenić przed wprowadzeniem go do głównych komór oczyszczalni. Przeprowadziliśmy testy laboratoryjne. Sprawdziliśmy, jak osad czynny będzie współpracował z naszymi preparatami w skali do 5 l ścieków. Mamy nadzieję, że uda nam się w przyszłym roku testować nasz produkt na większą skalę, np. w dwustulitrowej, osobnej nitce w oczyszczalni ścieków. Jeżeli te testy nie wykażą żadnych nieprawidłowości, to w kolejnym kroku przejdziemy już na oczyszczenie całości ścieków dopływających do oczyszczalni.
AH: Czy oczyszczalnie powinny przygotować się na duże koszty takiego wdrożenia?
AD: Jeżeli wszystkie testy przejdziemy pomyślnie i nie będzie przeciwwskazań do wprowadzenia naszych gąbek do głównych komór oczyszczalni, to ta technologia będzie ultratania, bardzo szybka i ekologiczna. Jeżeli natomiast pojawią się jakieś problemy, chociażby z oddziaływaniem ze sprzętem użytkowanym na oczyszczalni, to będziemy starać się zminimalizować koszty podłączenia osobnej nitki. Oznaczałoby to kolejny etap oczyszczania po mechaniczno-biologicznym.
AH: Czym jest taka Bio-Gąbka i jak skutecznie usuwa leki ze ścieków?
AD: To zwykła gąbka roślinna Luffa (Loofah), którą można kupić w sklepach ekologicznych –stosowana zazwyczaj do mycia ciała. Jest ona przez nas odpowiednio przygotowana, m.in. pocięta na elementy 2x1x1 cm. To na niej unieruchamiamy (immobilizujemy) szczepy bakterii. W warunkach laboratoryjnych mamy zagwarantowaną najwyższą wydajność rozkładu leków przez pierwszy miesiąc. Po tym czasie spada ona o mniej więcej 20%.
W środowisku badawczym struktura gąbki utrzymuje się przez 3 miesiące. Nie chcemy, aby nośniki zalegały w komorach oczyszczalni. Mają one jedynie wprowadzić mikroorganizmy i zapewnić im większą przeżywalność w początkowej fazie oczyszczania. Przez miesiąc preparat działa świetnie, potem gąbka zaczyna się rozpadać i wydajność minimalnie spada. Niemniej po 3 miesiącach dalej obserwujemy degradację leków, więc jest to pośredni znak, że mikroorganizmy przeszły też do osadu czynnego. Istotne jest to, że sprawdzamy skuteczność naszej metody na podstawie rozkładu stężeń środowiskowych, a nie maksymalnych stężeń, jakie mogą osiągnąć.
AH: Jakie leki w ściekach podlegają rozkładowi i na jakie substancje?
AD: W tym momencie jesteśmy w stanie zagwarantować rozkład paracetamolu, który nie jest do końca niesteroidowym lekiem przeciwzapalnym, ale też ma działanie przeciwgorączkowe, ibuprofenu, naproksenu i diklofenaku. Apap, ibuprofen i naproksen rozpadają się do dwutlenku węgla i wody, natomiast przy diklofenaku obserwujemy transformację do hydroksylowanych pochodnych.
Leki te właściwie rozpadają się do substancji nieszkodliwych dla środowiska wodnego.
Obserwujemy ich degradację w ciągu 24 godzin (poza naproksenem i diklofenakiem, ponieważ jako związki dwupierścieniowe są bardzo trudne do zdegradowania i potrzebują więcej czasu).
AH: Czy pojawili się już pierwsi chętni na wdrożenie technologii Bio-Gąbek?
AD: Są pierwsi zainteresowani takim oczyszczaniem ścieków. Pojawiają się pytania, czy jesteśmy w stanie zaproponować jakieś rozwiązanie, które można byłoby przetestować na odrębnych ciągach technologicznych. Przedsiębiorstwa wod-kan zainteresowane są preparatami, które będą w stanie oczyszczać ścieki z różnego typu substancji, bo problemem są nie tylko niesteroidowe leki przeciwzapalne, ale również beta-blokery, antybiotyki i hormony. Jest tego naprawdę cała gama. W planach jest wejście w życie obowiązku monitorowania przez oczyszczalnie kilkunastu nowych substancji, pozostałości lekowych właśnie. Konieczne będzie zatem dotrzymywanie odpowiednich parametrów ścieków oczyszczonych.
AH: Od kiedy realizują Państwo badania i jakie są plany na przyszłość?
AD: Sam projekt toczy się od początku zeszłego roku, ale niesteroidowymi lekami przeciwzapalnymi i ich rozkładem zajmujemy się od 10 lat. Prace chcemy zamknąć w tym roku. Etapy laboratoryjne zostały już zakończone. Obecnie opracowujemy wyniki i przygotowujemy materiały do publikacji. Planujemy również opatentować rezultaty naszych badań. Część z nich już została zgłoszona do urzędu.
Zespół badawczy projektu z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego tworzą: dr Anna Dzionek, dr Agnieszka Nowak, dr hab. Danuta Wojcieszyńska, prof. UŚ, oraz dr hab. Urszula Guzik, prof. UŚ. Projekt finansowany jest ze środków NCBiR.
