Nytt svampliknande material suger upp läkemedelsrester ur vatten

Reningsverken har svårt att stoppa läkemedelssubstanser från att släppas ut i vattendrag, vilket är ett allvarligt problem – se faktaruta nedan.

Ett sätt att få bort föroreningar från vatten är att använda porösa material som beter sig som svampar. Forskare vid Stockholms universitet har nu testat ett sådant material i kommunal avloppsvatten för att se om materialet kan fånga in läkemedelsrester.

Molekyl från frukt och bär

Det handlar närmare bestämt om så kallade metallorganiska ramverksföreningar, en typ av nanoporöst material som är gjort av metalljoner och organiska molekyler och innehåller kanaler och tomrum i nanostorlek.

De flesta metallorganiska ramverksföreningar är gjorda av syntetiska molekyler men forskarna har utvecklat ett nytt material genom att använda en molekyl från växtriket, ellagsyra. Ellagsyra är en av de huvudsakliga beståndsdelarna i de naturligt förekommande polyfenoler som kallas tanniner – vanliga i frukt, bär, nötter och bark.

Tog bort många läkemedelsrester

Forskarna extraherade ellagsyra från granatäppelskal eller trädbark och blandade den sedan med zirkoniumjoner för att skapa ett nytt poröst material som de kallar SU-102.

För att testa egenskaperna hos SU-102 använde forskarna vatten som först renats i ett lokalt avloppsreningsverk för att se om materialet kunde rena vattnet ytterligare.

Det visade sig att SU-102 tog bort många av de läkemedelsrester som avloppsreningsverket inte kunde avlägsna. Förutom att fånga in läkemedelsresterna kan materialet också, enligt forskarna, användas för att bryta ner föroreningarna med hjälp av ljus i en process som kallas fotonedbrytning.

Forskare hoppas på användning

Materialet är nytt och i ett tidigt utvecklingsskede, men forskarna hoppas att det kommer att kunna användas för vattenrening i framtiden.

– Det har varit ett väldigt spännande projekt eftersom vi haft möjlighet att arbeta direkt med vattenprover från ett avloppsreningsverk och visa att vårt material kan komma till användning i en mycket angelägen miljöfråga, säger Erik Svensson Grape, doktorand vid Institutionen för material- och miljökemi vid Stockholms universitet.

Problemen med läkemedelsrester i miljön:

Bild: Anatoliy Gromov, Unsplash.

Ett av de största problemen med läkemedelsrester är att de är stresståliga. Läkemedel är bland annat framtagna för att klara av de sura pH-värdena i magsäcken och kan inte brytas ned på ett snabbt och effektivt sätt i miljön.

I Sverige används mer än 1 000 aktiva substanser i cirka 7 600 olika läkemedel. Utöver det används ungefär lika många l hjälpämnen och även förpackningsmaterial.

Under och efter användning utsöndras de flesta läkemedel ur kroppen via urin och avföring. Avloppssystemen är därför den största spridningsvägen för läkemedelsrester till miljön. Vattenreningsverk är dock inte byggda för att kunna ta emot läkemedlen och idag finns inga lagar som reglerar reningsverkens hantering av läkemedelsrester.

Kunskaperna är överlag bristfälliga vad gäller läkemedelsresters påverkan på djur, människor och miljö. Men en del är känt, exempelvis:

• Antibiotika i miljön kan leda till att antibiotikaresistenta bakteriestammar utvecklas. Dessa kan sedan spridas till sjukdomsalstrande bakterier som blir svåra att bekämpa. Antibiotikan kan också få effekter på hela ekosystem i miljön.
• Hormoner, exempelvis från p-piller, hämmar fortplantningen hos vattenlevande organismer som fisk och musslor. Hormonstörningar har även observerats hos hanfiskar som feminiserats. Effekterna uppstår redan vid mycket låga halter.
• Veterinärläkemedel har i stort sett samma egenskaper som läkemedel för människor. Spridningen är mer lokal eftersom avloppssystemen inte belastas. Medel med antiparasitära och antimikrobiella egenskaper misstänks påverka miljön.

Bild: Ksenia Yakovleva, Unsplash.

Störst problem finns i låglöneländer som Kina och Indien där en stor del av läkemedelstillverkningen sker. På senare år har tillverkningen uppmärksammats på grund av utsläpp som allvarligt påverkar djurs och människors hälsa och miljö.

I en svensk studie fann forskare ett reningsverk i Indien som släppte ut en lång rad läkemedel i nivåer upp till en miljon gånger högre än de som finns i renat, svenskt kommunalt avloppsvatten. Särskilt oroande var höga utsläpp av så kallad bredspektrum-antibiotika som även spridits till grund- och dricksvatten i området.

Andra ämnen som påverkar miljön kan förbjudas, men det gäller inte för läkemedel.

Källor: Svenskt Vatten, Naturvårdsverket och havet.nu.

Vetenskaplig artikel:

Removal of pharmaceutical pollutants from effluent by a plant-based metal–organic framework, Nature Water.

Kontakt:

Erik Svensson Grape, doktorand vid Institutionen för material- och miljökemi, Stockholms universitet
erik.grape@mmk.su.se