Překvapivý objev z Johns Hopkins University
Výzkumníci z Johns Hopkins University se pustili do neobvyklého experimentu: chtěli zjistit, zda obyčejné dřevokazné houby dokážou rozložit zbytky léků v čistírenských kalech předtím, než se tyto kaly rozhodnou použít jako hnojivo na zemědělské plochy. Výsledky překonaly očekávání.
Moderní antidepresiva a psychofarmaka jsou záměrně vyvinuta tak, aby v těle vydržela co nejdéle a intenzivně působila na mozek. Po částečném vyloučení z organismu však putují do kanalizace. A část nepoužitých tablet lidé stále splachují přímo do toalety. Konvenční čistírny odpadních vod odstraní velkou část znečišťujících látek, jenže s účinnými látkami z léků si poradit nedokážou.
Co jsou biosolidy a proč jsou problémem
Po procesu čištění vzniká hustý materiál bohatý na živiny, takzvané biosolidy neboli přepracovaný čistírenský kal. V USA i v mnoha evropských zemích se tento materiál běžně využívá jako hnojivo nebo jako prostředek ke zlepšení kvality půdy. Jenže spolu s ním mohou na pole putovat i stopová množství farmaceutik — včetně antidepresiv a anxiolytik.
Výzkumy naznačují, že i zdánlivě zanedbatelné koncentrace léčiv v prostředí mohou ovlivňovat chování vodních a půdních živočichů a potenciálně i lidské zdraví. Tvrdé důkazy o tom, že takové dávky skutečně poškozují lidi konzumující plodiny z polí hnojených biosolidy, zatím chybějí. Vědci přesto upozorňují, že mnohé z těchto sloučenin se v přírodě rozkládají jen velmi obtížně.
Jak houby bílé hniloby rozkládají nejodolnější materiály v přírodě
Výzkumný tým vsadil na organismy, které se miliony let úspěšně vypořádávají s jedním z nejtvrdších materiálů, jaké příroda nabízí — s dřevem. Řeč je o houbách bílé hniloby, proslulých schopností rozkládat lignin, tedy extrémně odolné „pojivo“ rostlinných buněčných stěn.
Oproti většině bakterií tyto houby uvolňují do okolního prostředí silné enzymy s velmi širokým spektrem účinku. Nezaměřují se na jednu konkrétní molekulu — útočí na celé skupiny složitých organických sloučenin a rozbíjejí je na menší, obvykle snáze odbouratelné části.
Vědci si vybrali dva dobře známé druhy. Pleurotus ostreatus, v Česku oblíbená hlíva ústřičná, a Trametes versicolor, barevná kloboukatá houba rostoucí na kmenech stromů, u nás nazývaná ocasatka pestrá. Oba druhy jsou vědecky důkladně popsané, snadno dostupné a hojně využívané v environmentálních výzkumech.
Jak experiment s čistírenskými kaly probíhal
Výzkumníci odebrali biosolidy z reálné městské čistírny odpadních vod a přidali do nich devět léčiv působících na centrální nervový systém. Mezi testovanými látkami figurovala například oblíbená antidepresiva citalopram nebo trazodon.
Takto připravený substrát se stal živnou půdou pro mycelium hlívy ústřičné a ocasatky pestré. Houby dostaly prostor růst na kalu po dobu maximálně šedesáti dní. Vědci v pravidelných intervalech sledovali, kolik účinných látek ve vzorcích ještě zbývá.
Pro srovnání proběhly paralelní testy i v klasickém tekutém laboratorním médiu bez přítomnosti biosolidů. Díky tomu bylo možné ověřit, jak reálná „směs“ nečistot ovlivňuje celkovou účinnost rozkladu.
Co ukázaly výsledky po dvou měsících
Po uplynutí dvou měsíců snížilo mycelium obou druhů hub hladiny osmi z devíti sledovaných látek. Míra odstranění se pohybovala od přibližně padesáti procent až po téměř úplnou eliminaci daného léku z biosolidů. Zvláště výjimečně si vedla hlíva ústřičná, která u části farmaceutik vzorek prakticky zcela vyčistila.
Zajímavé bylo zjištění, že v některých případech probíhal rozklad léčiv v přítomnosti biosolidů dokonce lépe než v jednoduchém syntetickém roztoku. To je důležitý signál — laboratorní testy v kapalném prostředí totiž nemusí věrně zachycovat, jak technologie funguje za reálných podmínek čistírny.
Houby léky opravdu rozkládají, nebo je jen ukrývají?
Klíčová otázka zněla jasně: pohlcují houby farmaceutika, nebo je skutečně rozbíjejí na méně nebezpečné složky? Vědci proto použili pokročilou hmotnostní spektrometrii, která umožňuje sledovat, jak se v čase mění chemické složení vzorků.
Identifikovali přes čtyřicet nových sloučenin vznikajících působením houbových enzymů. V mnoha případech byly molekuly léků rozřezány na menší fragmenty nebo oxidovány — tedy obohaceny o atom kyslíku. K předběžnému posouzení toxicity těchto nových produktů posloužil nástroj americké agentury EPA pracující na principu chemoinformatiky.
Model naznačil, že většina produktů přeměny by měla být pro živé organismy bezpečnější než původní léčivé látky. Nejde tedy jen o přesunutí problému jinam, ale o skutečné chemické „odmoření“ biosolidů. To je pro tvůrce environmentální politiky velmi důležitý závěr.
Co je mykoaugmentace a proč se o ni zajímají čistírny
Ve vědeckých kruzích se stále výrazněji prosazuje pojem mykoaugmentace — záměrné zavádění hub do znečištěného prostředí s cílem urychlit rozklad škodlivých sloučenin. Tato studie přináší přesvědčivé argumenty, že taková metoda dává smysl i v kontextu čistírenských kalů.
Houby bílé hniloby mají oproti nákladným chemickým technologiím nebo sofistikovaným membránovým filtrům celou řadu praktických výhod:
- mohou růst přímo na pevném substrátu, jako jsou biosolidy, bez nároků na složitou infrastrukturu
- fungují za relativně mírných podmínek — bez vysokých teplot ani tlaku
- jsou běžně dostupné v přírodě, dobře vědecky popsané a jejich pěstování je finančně nenáročné
- enzymy, které produkují, zvládají celé skupiny sloučenin, nikoli pouze jeden typ znečištění
- nepotřebují elektrickou energii pro základní metabolické procesy
- produkty rozkladu vykazují nižší toxicitu než původní farmaceutika
Z hlediska provozu čistíren je lákavá představa speciálního modulu, v němž biosolidy před odvozem na pole projdou takzvanou „houbovou kúrou“. Tento doplňkový krok by mohl navazovat na stávající procesy a výrazně zvýšit celkovou úroveň ekologické bezpečnosti.
Pro běžné obyvatele měst je tato zpráva zároveň připomínkou: prášek na spaní nebo antidepresivum spolknuté ráno s kávou z organismu jen tak beze stopy nezmizí. Část léčiva se dostane do čistírny a odtud dál — v různé podobě — do životního prostředí. A protože užívání antidepresiv celosvětově roste, tlak na hledání nových a účinnějších metod čištění bude jen sílít.
Překážky, které ještě čekají na překonání
Navzdory slibným výsledkům je cesta od laboratorního experimentu k nasazení v průmyslovém měřítku stále dlouhá. Jedním z klíčových úkolů je ověřit, jak si houby poradí s celou „polévkou“ nečistot, jaká panuje v reálných kalech z různých čistíren — nikoliv pouze s devíti vybranými léky.
Dalším problémem je udržení biologické rovnováhy. V rozsáhlých zařízeních jsou biosolidy plné bakterií a dalších mikroorganismů, které mohou s myceliem soutěžit o prostor a živiny. Je rovněž nezbytné zajistit, aby se případné produkty přeměny farmaceutických sloučenin v půdě ani ve vodě nekumulovaly nežádoucím způsobem v delším časovém horizontu.
Pro zemědělce využívající biosolidy by taková houbová předúprava mohla do budoucna představovat silný argument — důkaz, že aplikují hnojivo s podstatně nižší chemickou zátěží. Pro provozovatele čistíren by pak šlo o cestu, jak splnit stále přísnější normy týkající se mikronečistot bez nutnosti gigantických investic do pokročilých technologií.
A na závěr jedna podnětná myšlenka: tytéž enzymy, které houbám umožňují rozkládat lignin i psychofarmaka, by se mohly ukázat jako účinné i při likvidaci jiných perzistentních znečišťujících látek — pesticidů nebo některých složek kosmetiky. Pokud to potvrdí další studie, hlíva ústřičná a její příbuzné by se mohly stát trvalou součástí moderního systému čištění odpadních vod.
